משפט ז.צ.ז

שתי זוויות והצלע שביניהן קובעות את המשולש

angleמה נבנה כאן

משפט ז.צ.ז משתמש בשתי זוויות ובצלע הכלואה ביניהן. הוא מתאים למצבים שבהם צורת המשולש נקבעת על ידי פתיחות הזוויות והמרחק ביניהן. במודול הזה נכיר את המשפט, נבין למה שתי זוויות קובעות גם את השלישית (סכום ), נתרגל ונראה יישומים.
1
זיהוי שתי זוויות
נזהה שתי זוויות מתאימות בכל משולש.
2
צלע כלואה
נבדוק שהצלע הנתונה נמצאת בין שתי הזוויות.
3
חישוב תומך
נשתמש בסכום זוויות במשולש כדי להבין מדוע שתי זוויות קובעות גם את השלישית.
4
יישומים
נראה איפה ז.צ.ז עובד במציאות - ניווט, מדידה, מיפוי.

lightbulbלמה שתי זוויות קובעות גם את השלישית

סכום הזוויות במשולש הוא תמיד . זה אומר שאם יודעים שתי זוויות, הזווית השלישית נקבעת אוטומטית: . לכן בז.צ.ז, נתון של שתי זוויות שווה בעצם לנתון על שלוש הזוויות. כל מה שחסר לחפיפה הוא גודל - והצלע הכלואה נותנת את זה.

זה אומר משהו עוצמתי על משפט ז.צ.ז: אם תקבלו ו- (זוויות שאינן הזוויות המבטיחות את הצלע הנתונה) - בעצם יש לכם גם בחינם, מסכום 180. אז עם צלע אחת + שתי זוויות כלשהן בכל משולש, אפשר תמיד להפוך את זה למבנה ז.צ.ז על ידי חישוב הזווית השלישית. זוהי הסיבה שאחרי הוכחת ז.צ.ז, מקבלים את ז.ז.צ ("לא כלואה") בחינם - הוא שקול ל-ז.צ.ז בעצם.

lightbulb-onתוצאה חשובה: ז.ז.צ עובד גם

אחרי שהוכחנו את ז.צ.ז, אנחנו יודעים גם משהו נוסף: שתי זוויות וצלע אחרת (לא הצלע הכלואה) גם מספיקות לחפיפה. למה? כי שתי הזוויות קובעות את השלישית, ואז יש לנו שתי זוויות והצלע הכלואה - מבנה ז.צ.ז.

אבל שימו לב: למרות שזה עובד, נהוג להוכיח חפיפה לפי ז.צ.ז עם הצלע הכלואה - זה הניסוח הקלאסי של המשפט. אם הצלע אינה כלואה, יש מורים שמדגישים שצריך קודם להראות שהזווית השלישית שווה.

חוק חשוב מהפרק הקודם: סכום הזוויות הפנימיות במשולש שווה תמיד ל-.

מסקנה: אם יודעים שתי זוויות, ניתן לחשב את השלישית.

math/029-angleהצלע שבין שתי הזוויות

בז.צ.ז לא מחפשים סתם שני סימוני זווית וצלע. מחפשים צלע שמחברת בדיוק את שני קודקודי הזוויות, כי היא נועלת גם את הגודל של המשולש.

angle-ruler-30-degהצלע שבין שתי הזוויות

משפט אומר: אם שתי זוויות והצלע הכלואה ביניהן שוות בהתאמה בשני משולשים, המשולשים חופפים. המילה 'הכלואה' היא הקריטית - הצלע חייבת לחבר את שני הקודקודים שבהם נמצאות הזוויות הנתונות.

כך זה עובד: דמיינו שאתם מחזיקים מקל באורך מסוים. בקצה אחד שלו אתם מציבים זווית של, נניח, . בקצה השני - זווית של . שתי הזוויות הן ככיוונים בהם 'יוצאות' שתי הקרניים מהמקל. שתי הקרניים יפגשו בנקודה אחת ויחידה - וזהו הקודקוד השלישי של המשולש. אם תשנו את אורך המקל, תקבלו משולש דומה אבל בגודל אחר. אם תשמרו על אותו אורך מקל ועל אותן זוויות - תקבלו תמיד את אותו משולש, ולכן ז.צ.ז.

הצלע חייבת להיות בין שתי הזוויות הנתונות, לא צלע אחרת במשולש. אם הזווית והצלע נמצאים באותו קצה אבל הזווית השנייה במקום אחר - זה כבר לא ז.צ.ז במובן הצר.

ז.צ.ז מול ז.ז.צ - מה ההבדל

מצבמה נתוןכליאת הצלע?האם משפט?
ז.צ.ז (קלאסי)כן - בין ו-כן (ישיר)
ז.ז.צ (לא כלואה)לא - מחוץ לזוויות הנתונותכן (דרך סכום 180)
ז.ז.ז (שלוש זוויות)אין צלעלא - דמיון בלבד
צ.ז.ז (זווית-צלע-זווית, סדר אחר)כן - בין הזוויותכן (זה אותו ז.צ.ז)

עיקרון מנחה: שתי זוויות + כל צלע = מספיק לחפיפה.

אבל הניסוח הקלאסי הוא ז.צ.ז: שתי זוויות והצלע הכלואה. כשהצלע אינה כלואה (ז.ז.צ), פשוט מחשבים את הזווית השלישית מסכום 180 ומקבלים את ז.צ.ז.

זה משפט שונה לגמרי מ-SSA (שתי צלעות וזווית לא כלואה) - שאינו משפט!

צלע כלואה בין שתי זוויות

הצלע AB כלואה בין הזוויות A ו-B, והצלע DE כלואה בין D ו-E.

נתוני ז.צ.ז

צ.ז.צ מול ז.צ.ז

משפטמה כלואבדיקה מהירה
צ.ז.צזווית בין שתי צלעותהצלעות נפגשות בקודקוד הזווית
ז.צ.זצלע בין שתי זוויותהצלע מחברת את קודקודי הזוויות
צ.צ.צאין כליאה - שלוש צלעותכל צלע מתאימה לאורך מסוים

geometryז.צ.ז במציאות - ניווט ומדידה

ז.צ.ז שימושי במצבים שבהם קל למדוד זוויות אבל קשה למדוד אורכים - למשל בימים מהתבטעי לעצמים רחוקים. במצב כזה, מודדים את אורך הקטע שבין שתי תחנות, ואת הזוויות מכל תחנה אל היעד.

ז.צ.ז במציאות

compass
ניווט ימי

הספן יודע את המרחק בין שני סימני חוף וממדוד את הזוויות אליהם - וכך מוצא את מיקומו.

academy/018-cosmology
אסטרונומיה (פרלקס)

מדידת זווית לכוכב משני נקודות במסלול כדור הארץ - הוא הבסיס לחישוב מרחקים אסטרונומיים.

geography-map
סקר קרקע

מודדים אורך בסיס ואת הזוויות, ומחשבים את גובה הר או רוחב נהר ללא צורך לטפס.

satellite
GPS

טריאנגולציה (שילוש) - שיטה המבוססת על משולשים יחידים מקבלים מזוויות וצלע.

triangle-ruler
ארכאולוגיה

במדידת מרחקים בחפירה משתמשים בז.צ.ז כדי לא להפריע לאתר העתיקות.

map-directions
הנדסה

במדידת מרחקים בלתי-נגישים (תוך מנהרה, מעל פתח) הזווית והצלע הם נתונים זמינים.

calculatorדוגמה - נימוק לפי ז.צ.ז

כאן נבנה נימוק קצר סביב המילה כלואה: קודם מזהים את שתי הזוויות, אחר כך מראים שהצלע הנתונה נמצאת ביניהן, ורק בסוף כותבים חפיפה.

math/013-trigonometryדוגמה 1 - נימוק לפי ז.צ.ז

שלב 1 מתוך 8
נתון , ו-. נמקו חפיפה ופרטו את כל הצעדים.
1

הצעד הראשון: לזהות את שתי הזוויות הנתונות בכל משולש. במשולש הראשון - ו-; במשולש השני - ו-.

math/030-equationדוגמה 2 - נימוק קצר ואז מסקנה

שלב 1 מתוך 4
נתון , ו-. נמקו חפיפה והסיקו .
1

איזה קודקוד מתאים ל-?

check-circleאיך מזהים ז.צ.ז

angle

סמנו שתי זוויות

בדקו שהן מתאימות בשני המשולשים.

אל תדלגו על סדר הקודקודים.

ruler

חפשו את הצלע ביניהן

הצלע מחברת את קודקודי הזוויות.

צלע אחרת אינה ז.צ.ז.

check-double

השלימו נימוק

כתבו את שמות המשולשים לפי ההתאמה.

ציינו: לפי ז.צ.ז.

clipboard-checkשלד נימוק קצר

כתיבה יעילה בז.צ.ז: מציינים שני זוגות זוויות מתאימות, מציינים שהצלע הנתונה כלואה ביניהן, ואז מסיימים בשם המשפט. לא כותבים שנראה מהציור ולא משתמשים בצלע שאינה בין הזוויות.

math/026-reasonדוגמאות לז.צ.ז

מתאים

, , . הצלע בין הזוויות.

לא מתאים

, , . הצלע אינה בין A ו-B.

מתאים

, , . הצלע BC בין B ו-C.

ז.ז.ז

. שלוש זוויות בלבד - לא משפט חפיפה!

checklistארבעה דפוסי הוכחה עם ז.צ.ז

כשפותרים בעיות חפיפה, ז.צ.ז מתחבא לעיתים קרובות מאחורי דפוסים גאומטריים מקובלים. הנה ארבעת הדפוסים הנפוצים שבהם תיתקלו:

clipboard-listדפוסים נפוצים שמובילים לז.צ.ז

math/014-geometry

דפוס 1: קווים מקבילים

כש-, יש זוויות מתחלפות שוות.

צלע משותפת או נתונה - והופ, ז.צ.ז.

מאוד שכיח בבעיות מקביליות וטרפזים.

math/007-triangle

דפוס 2: תמשולש מולכים

כשבעיה מציגה שני קווים שיוצאים מנקודה משותפת.

הזווית בנקודה המשותפת = זווית כלואה.

אם יש עוד זווית ידועה - ז.צ.ז.

angle

דפוס 3: זוויות מתחלפות בקודקוד

כששני קווים נחתכים, יוצרים זוויות קודקודיות שוות.

הצלע המשותפת או נתונה.

פותר רוב בעיות 'איקס' ו'בולעים'.

math/017-ruler

דפוס 4: משולש שווה שוקיים

במשולש שווה שוקיים, זוויות הבסיס שוות.

כשנמתח קטע מהראש, יש שתי זוויות + צלע משותפת.

ז.צ.ז מספק הוכחה אלגנטית.

academy/017-geometryז.צ.ז ביישומים מתקדמים

ז.צ.ז הוא לב הטריאנגולציה - השיטה שבה משתמשים ב-GPS, בקרטוגרפיה (מיפוי), ובאסטרונומיה. בכל אחד מהתחומים האלה, מודדים זוויות וצלע ידועה אחת, ומסיקים את כל המידע הנותר על המשולש.

ז.צ.ז כיסוד למדידות מודרניות

map-marker-alt
מערכת ה-GPS שלכם

כשהטלפון מציג את מיקומכם, הוא מקבל אותות מ-3 או יותר לוויינים שמסתובבים סביב כדור הארץ. הזוויות והאורכים מורכבים בעקרונות של ז.צ.ז ומשפטים נוספים, ובסוף מתקבל מיקום במדויק של מטרים.

academy/025-geography
המיפוי של הודו (1802-1871)

ב-69 שנים, אנשי ה-Great Trigonometric Survey הקיפו את הודו עם משולשים גדולים. כל משולש - מודד את הצלע (בפועל בקרקע) ושתי זוויות. ז.צ.ז נתן את שאר הצלעות. דיוק: סנטימטרים על אלפי קילומטרים.

drafting-compass
פרלקס - מרחק לכוכבים

אסטרונומים מודדים את אותו כוכב מנקודות שונות במסלול כדור הארץ סביב השמש (פעמיים בשנה). הצלע: קוטר המסלול ( מיליון ק"מ). הזוויות מודדים. ז.צ.ז נותן את המרחק.

globe-with-meridians
ניווט ימי לפני GPS

ספנים השתמשו במכשיר 'סקסטנט' למדידת זווית בין כוכבים והאופק. שתי זוויות + ידיעת בסיס הספינה (אורך ידוע) = ז.צ.ז = מיקום הספינה במפה.

math/016-drawing compass
ארכאולוגיה

במדידת מבנים עתיקים, ארכאולוגים מודדים זוויות וצלעות נגישות. ז.צ.ז עוזר להם להסיק את כל המידות בלי להפריע לחפצים העתיקים.

blueprint
ארכיטקטורה: גג בית

מהנדס שמתכנן גג משולש מספק לקבלן: זווית הגג + אורך הקיר התומך + זווית פנימית. הקבלן בונה לפי ז.צ.ז - אין צורך לדעת מראש את הגובה המדויק או את אורך השיפוע.

calculator-2תרגול מדורג

pencilתרגול 1 - זווית שלישית (קל)

בסיסי

במשולש נתונות זוויות ו-. מה הזווית השלישית?

pencilתרגול 2 - נימוק קומפקטי (בינוני)

בינוני

נתון , ו-. השלימו נימוק לחפיפת ו-.

pencilתרגול 3 - צלע כלואה או לא (בינוני)

בינוני

נתון , ו-. האם זה ז.צ.ז?

alert-triangleזכרו את המילה בין

הטעות המסוכנת בז.צ.ז היא לקחת צלע שנראית נוחה אבל אינה מחברת את קודקודי שתי הזוויות. לפני כל מסקנה מסמנים את המילה בין על הציור או בתוך הראש.

מפת טעויות נפוצות בז.צ.ז

טעותלמה זו טעותתיקון
לחשוב שזה צ.צ.ז (לא כלואה / SSA)הצלע צריכה להיות בין שתי הזוויות הנתונות, לא צלע אחרתמסמנים בציור: הצלע מחברת קודקודי הזוויות?
להשתמש בז.ז.ז (שלוש זוויות בלי צלע)ז.ז.ז אינה משפט חפיפה - לא קובע גודל, רק צורהתמיד צריך לפחות צלע אחת
לדלג על חישוב הזווית השלישית כשנדרשז.ז.צ (לא כלואה) דורש לחשב את הזווית השלישיתאם הצלע אינה כלואה: סכום 180 ואז ז.צ.ז
להתבלבל בין צ.ז.צ לז.צ.זצ.ז.צ - זווית כלואה. ז.צ.ז - צלע כלואהסופרים: שתי צלעות (צ.ז.צ) או שתי זוויות (ז.צ.ז)?
להניח שהזווית הנתונה תמיד הזווית הכי גדולהכל זווית יכולה להיות הזווית הנתונה - אין הבדל בין חדה, ישרה או קההז.צ.ז עובד לכל גודל זווית בין 0 ל-180
לסמן זווית לא נכונה כ'הכלואה'לפעמים יש כמה זוויות במשולש - חשוב לזהות איזו 'בין שתי הזוויות הנתונות'מצביעים על שני קודקודי הזוויות, רואים איזו צלע מחברת אותם
להניח שהמשולש דמיוני (יש שלושה זוויות 60-80-90)סכום זוויות חייב להיות בדיוק 180. לבדוק: אם הזוויות לא מסכמות 180, הנתונים לא תקינים

open-book-lightbulbזכרו את המילה בין

בז.צ.ז הצלע חייבת להיות בין שתי הזוויות. אם היא לא מחברת את שני קודקודי הזוויות, אין לנו את משפט ז.צ.ז.

  1. סמנו את שתי הזוויות.
  2. חברו ביניהן בדמיון עם קטע.
  3. בדקו אם זו הצלע הנתונה.
  4. אם כן - יש ז.צ.ז. אם לא - חפשו משפט אחר.

graduation-capקישור ללמידה

math/020-math bookז.צ.ז במסגרת הפרק

bookמהמודולים הקודמים

צ.צ.צ ו-צ.ז.צ נתנו לנו דרכים להוכיח חפיפה משלוש צלעות או שתי צלעות + זווית. עכשיו ז.צ.ז: שתי זוויות + צלע.

targetבמודול הנוכחי

ז.צ.ז - שתי זוויות והצלע הכלואה ביניהן. שלוש משפטי החפיפה הבסיסיים סוגרים מעגל.

triangle-exclamationבמודול הבא

נכיר מצבים שבהם הנתונים אינם מספיקים - דוגמאות נגד וטעויות נפוצות.

brainשאלות לחשיבה עמוקה

thinking-faceשאלה לחשיבה

למה שתי זוויות וצלע כלואה מספיקות לחפיפה, אבל שתי זוויות בלבד אינן מספיקות?

שתי זוויות קובעות את צורת המשולש, כי הזווית השלישית נקבעת מסכום 180 מעלות. אבל בלי צלע באורך קבוע אפשר להגדיל או להקטין את המשולש. הצלע הכלואה קובעת את הגודל ולכן מתקבלת חפיפה.

thinking-faceשאלה לחשיבה

למה ז.צ.ז שימושי כל כך במדידות בעולם הממשי?

במצבים רבים, קל למדוד זוויות (במכשירים אופטיים) אבל קשה למדוד אורכים (אם הם בלתי-נגישים). אם יש בידינו רק אורך אחד (קל למדידה) ושתי זוויות (גם קלות), ז.צ.ז מבטיח שאפשר לחשב את כל המשולש מהנתונים האלה. זו הסיבה שמודדי קרקע, ספנים ואסטרונומים השתמשו בז.צ.ז לאלפי שנים.

thinking-faceשאלה לחשיבה

אם בגאומטריה של כדור (ולא מישור), סכום הזוויות של משולש אינו 180 מעלות. האם ז.צ.ז עדיין עובד שם?

במישור הרגיל (אאוקלידי), ז.צ.ז עובד תמיד. בגאומטריה של כדור (שבה משולש משלושה קווי אורך וקו רוחב יכול להיות 270 מעלות סך הכל!), ז.צ.ז עדיין עובד באופן עקרוני - שתי זוויות וצלע ביניהן עדיין קובעות משולש יחיד. אבל הזווית השלישית לא תהיה פשוט. זה לא חלק מתוכנית הלימודים בכיתה ח, אבל מראה שהעקרונות עוברים גם לגאומטריות מתקדמות יותר.

thinking-faceשאלה לחשיבה

במשולש שווה שוקיים, אם נתונים שני זוויות הבסיס וצלע הבסיס - האם זה ז.צ.ז?

כן! במשולש שווה שוקיים, זוויות הבסיס שוות (למשל ). הבסיס הוא הצלע , והוא נמצא בדיוק בין שתי הזוויות ו-. אם יש לכם שני משולשים שווי שוקיים עם אותם זוויות בסיס ואותו אורך בסיס - הם חופפים לפי ז.צ.ז. זוהי דרך נחמדה לזהות חפיפה במשולשים שווי שוקיים בלי לדעת את אורכי השוקיים. למעשה, זוויות הבסיס + הבסיס הם 'תעודת הזהות' של משולש שווה שוקיים, וז.צ.ז הוא הסיבה שתעודת הזהות הזו תקפה.

thinking-faceשאלה לחשיבה

האם יכול להיות שיש שני משולשים עם אותן שלוש זוויות אבל בעלי גדלים שונים? איך זה מתאים לז.צ.ז?

כן! זה בדיוק מה שקורה במשולשים דומים. שני משולשים יכולים להיות בעלי אותם זוויות בדיוק (למשל שניהם משולש 3-4-5 ישר זווית), אבל בגדלים שונים - אחד עם צלעות 3, 4, 5 ואחר עם צלעות 6, 8, 10. הם דומים אבל לא חופפים. ז.צ.ז דורש את הצלע הכלואה כדי לקבוע את הגודל. בלי הצלע, יש לנו רק 'תבנית' של המשולש. זה הבדל יסודי בין דמיון לחפיפה: דמיון = אותה צורה. חפיפה = אותה צורה ואותו גודל. בכיתה ט תלמדו על דמיון בעמקות, ותראו שדמיון הוא הכללה של חפיפה - ז.ז.ז מספיק לדמיון, אבל לא לחפיפה.

academy/030-examמה הלאה

במודול הבא נראה מתי הנתונים אינם מספיקים - דוגמאות נגד שמראות שלא כל שלושה נתונים מספיקים לחפיפה. זה ילמד אותנו לזהות מצבים שבהם צריך זהירות נוספת.
טוען סימולציה...
שאלה 1 מתוך 20

אם נתון ז.צ.ז ב- ו-, מהו ?