Yukarıdaki verilere göre, [AD] = x kaç cm’dir?
Cevap:
Bu problemde ABCD isimli bir dörtgen verilmiştir ve şu veriler mevcuttur:
- [AB] ∥ [DC]
- [AB] = 16 cm
- [AC] = 12 cm
- [BC] = 10 cm
- [CD] = 9 cm
- Aranan uzunluk: [AD] = x
Aşağıdaki çözümde koordinat sistemi ve temel geometrik ilkeler kullanılarak [AD] uzunluğu hesaplanacaktır. Sonuç olarak [AD] = 15/2 cm bulunur.
1. Problemin İncelenmesi
ABCD dörtgeninin en önemli özelliği [AB] doğrusu ile [DC] doğrusunun birbirine paralel olmasıdır. Bu koşul doğrultusunda, dörtgen bir trapezi andırır. Elimizde şu kenar ve köşegen uzunlukları vardır:
- AB = 16 cm
- AC = 12 cm
- BC = 10 cm
- CD = 9 cm
Bu bilgiler ışığında AD kenarını bulmak için pek çok yöntem vardır. Burada, koordinat sistemi yöntemi ile ayrıntılı bir çözüm yapılacaktır. Özellikle [AB] // [DC] bilgisi bize, C ve D noktalarının aynı yatay (veya aynı dikey) kaymaya sahip olduklarını söyler.
2. Koordinat Sistemi Yöntemi
Çözüm için, A ve B noktalarını kolaylık sağlaması amacıyla x ekseni boyunca yerleştireceğiz. Ardından C noktasını, verilen uzaklıkları sağlayacak şekilde bulup, D’yi de [CD] = 9 cm ve [AB] ∥ [DC] koşuluna uyduracağız.
2.1. Adım: A ve B’nin Yerleştirilmesi
-
A noktasını orijine yerleştirelim:
A(0, 0). -
AB = 16 cm olduğundan B noktasını x ekseninde 16 birim sağa koyalım:
B(16, 0).
2.2. Adım: C Noktasının Koordinatlarını Bulma
Elimizde iki uzaklık kısıtı var:
- AC = 12 cm
- BC = 10 cm
C = (xC, yC) olsun. Uzaklıklarla ilgili denklemleri yazarsak:
-
AC = 12 ⇒
(x_C - 0)^2 + (y_C - 0)^2 = 12^2 = 144
Yani
x_C^2 + y_C^2 = 144. -
BC = 10 ⇒
(x_C - 16)^2 + (y_C - 0)^2 = 10^2 = 100
Yani
(x_C - 16)^2 + y_C^2 = 100.
Birinci denklemi ikinciden çıkardığımızda:
(x_C - 16)^2 + y_C^2 - (x_C^2 + y_C^2) = 100 - 144 = -44.
Açılım yapılırsa:
x_C^2 - 32x_C + 256 + y_C^2 - x_C^2 - y_C^2 = -44,
-32x_C + 256 = -44,
-32x_C = -300,
x_C = \frac{300}{32} = \frac{75}{8} = 9.375.
Artık x_C sabittir. Bunu birinci denklemde yerine koyup $y_C$’i buluruz:
$$y_C^2 = 144 - \left(\frac{75}{8}\right)^2.$$
\left(\frac{75}{8}\right)^2 = \frac{5625}{64} olduğundan:
y_C^2 = 144 - \frac{5625}{64} = \frac{9216}{64} - \frac{5625}{64} = \frac{3591}{64}.
Böylece
y_C = \frac{\sqrt{3591}}{8}.
Bu değerin pozitif versiyonunu kullanırsak:
C\left(\frac{75}{8}, \frac{\sqrt{3591}}{8}\right).
2.3. Adım: D Noktasının Koordinatlarını Bulma
Verilenlere göre [AB] ∥ [DC] ve [CD] = 9 cm. AB yatay konumda olduğundan DC de yatay olmalıdır; dolayısıyla C ve D’nin y koordinatları eşit olacaktır. x koordinatları ise 9 cm fark edecektir.
C noktasının x koordinatı \frac{75}{8} olduğuna göre, D noktasının x koordinatı ya \frac{75}{8} + 9 ya da \frac{75}{8} - 9 şeklinde olabilir. Toplam uzunluğu 9 cm elde edebilmek için iki ihtimal de mümkündür; ancak hangi tarafa “kaydırırsak” kaydıralım sorun aynı biçimde çözülebilir.
Burada,
D\left(\frac{75}{8} - 9, \frac{\sqrt{3591}}{8}\right) = \left(\frac{75}{8} - \frac{72}{8}, \frac{\sqrt{3591}}{8}\right) = \left(\frac{3}{8}, \frac{\sqrt{3591}}{8}\right).
bize makul bir konum verir (x koordinatının küçülmesiyle D, C’nin soluna denk gelir).
2.4. Adım: [AD] Uzunluğunu Hesaplama
Artık A ve D’nin koordinatları bilindiğine göre:
- A(0, 0)
- D(\frac{3}{8}, \frac{\sqrt{3591}}{8})
Bu durumda
Bu ifade:
[AD] = \sqrt{ \frac{9}{64} + \frac{3591}{64} } = \sqrt{\frac{3600}{64}} = \frac{\sqrt{3600}}{8} = \frac{60}{8} = 7.5 = \frac{15}{2}.
Dolayısıyla [AD] = 15/2 cm elde edilir.
3. Sonuç ve Seçenek
Yukarıdaki tüm hesaplar, verilen koşullara göre ABCD dörtgeninde [AD] uzunluğunun 7,5 cm (15/2 cm) olduğunu gösterir. Soruda yer alan seçeneklerden 15/2 doğru cevaptır.
4. Özet Tablosu
Adım | İşlem / Bilgi | Sonuç / Değer |
---|---|---|
1. A ve B’nin yerleştirilmesi | A(0,0) ve B(16,0) | AB = 16 cm yatay konum |
2. C’nin koordinatlarını bulma | AC=12, BC=10 denklemleri | C\left(\frac{75}{8}, \frac{\sqrt{3591}}{8}\right) |
3. D’nin koordinatlarını bulma | [DC] = 9, [AB] ∥ [DC] ⇒ D ve C yatayda 9 cm fark | D\left(\frac{3}{8}, \frac{\sqrt{3591}}{8}\right) |
4. [AD] uzunluğu | \sqrt{\left(\frac{3}{8}\right)^2 + \left(\frac{\sqrt{3591}}{8}\right)^2} | \frac{15}{2} cm (7.5 cm) |
Görüldüğü gibi soruda istenen kenar uzunluğu 15/2 cm’dir.