คณิตศาสตร์-Math EP.4: เรขาคณิตและพื้นที่
คณิตศาสตร์พื้นฐาน
บทเรียนคณิตศาสตร์เรื่องเรขาคณิต มุม เส้นรอบรูป พื้นที่ ปริมาตร พีทาโกรัส และตรีโกณมิติ พร้อมตัวอย่างแสดงวิธีคิดผ่าน Math Block และ LaTeX ที่รองรับ KaTeX
1. รู้จักเรขาคณิต: คณิตศาสตร์ที่อยู่รอบตัวเรา
2. มุมและความสัมพันธ์ของมุม
ผลรวมมุมบนเส้นตรง
\alpha + \beta = 180^\circมุมประชิดสองมุมที่อยู่บนเส้นตรงเดียวกันรวมกันได้ 180 องศา
ตัวอย่างการหามุมที่ไม่ทราบค่า
\begin{aligned}\beta &= 180^\circ - 65^\circ \\ &= 115^\circ\end{aligned}แสดงการคำนวณจากสมการตั้งต้นไปสู่คำตอบทีละบรรทัด
ผลรวมมุมภายในของรูปหลายเหลี่ยม
สูตรผลรวมมุมภายในของรูปหลายเหลี่ยม
S = (n-2)\times 180^\circS คือผลรวมมุมภายใน และ n คือจำนวนด้านของรูปหลายเหลี่ยม
ตัวอย่างรูปห้าเหลี่ยม
\begin{aligned}S &= (5-2)\times 180^\circ \\ &= 3\times 180^\circ \\ &= 540^\circ\end{aligned}รูปห้าเหลี่ยมมีผลรวมมุมภายในเท่ากับ 540 องศา
3. เส้นรอบรูป: ความยาวขอบทั้งหมด
เส้นรอบรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
P = 2(l+w)P คือเส้นรอบรูป l คือความยาว และ w คือความกว้าง
คำนวณเส้นรอบรูปจากค่าที่กำหนด
\begin{aligned}P &= 2(12+5) \\ &= 2\times 17 \\ &= 34\text{ cm}\end{aligned}สี่เหลี่ยมผืนผ้ายาว 12 เซนติเมตร กว้าง 5 เซนติเมตร จึงมีเส้นรอบรูป 34 เซนติเมตร
เส้นรอบรูปของวงกลม
C = 2\pi r = \pi dC คือความยาวเส้นรอบวง r คือรัศมี และ d คือเส้นผ่านศูนย์กลาง โดย d = 2r
4. พื้นที่: วัดขนาดพื้นผิว
พื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้า
A = lwพื้นที่เท่ากับความยาวคูณความกว้าง
ตัวอย่างคำนวณพื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้า
\begin{aligned}A &= 12\times5 \\ &= 60\text{ cm}^2\end{aligned}สี่เหลี่ยมผืนผ้ายาว 12 เซนติเมตร กว้าง 5 เซนติเมตร มีพื้นที่ 60 ตารางเซนติเมตร
พื้นที่สามเหลี่ยม
A = \frac{1}{2}bhb คือความยาวฐาน และ h คือความสูงที่ตั้งฉากกับฐาน
คำนวณพื้นที่สามเหลี่ยม
\begin{aligned}A &= \frac{1}{2}\times 10\times 6 \\ &= \frac{60}{2} \\ &= 30\text{ cm}^2\end{aligned}เมื่อฐานยาว 10 เซนติเมตร และความสูง 6 เซนติเมตร พื้นที่สามเหลี่ยมเท่ากับ 30 ตารางเซนติเมตร
พื้นที่วงกลม
A = \pi r^2นำค่ารัศมียกกำลังสองแล้วคูณด้วยพาย
ตัวอย่างพื้นที่วงกลมรัศมี 3 หน่วย
\begin{aligned}A &= \pi\times 3^2 \\ &= 9\pi \\ &\approx 28.27\text{ units}^2\end{aligned}เมื่อใช้ค่า \(\pi\approx3.14159\) พื้นที่ประมาณ 28.27 ตารางหน่วย
พื้นที่รูปสี่เหลี่ยมด้านขนานและสี่เหลี่ยมคางหมู
พื้นที่สี่เหลี่ยมด้านขนาน
A = bhฐานคูณความสูงตั้งฉาก ไม่ใช่ความยาวด้านเอียง
พื้นที่สี่เหลี่ยมคางหมู
A = \frac{1}{2}(a+b)ha และ b คือความยาวด้านคู่ขนาน ส่วน h คือระยะห่างตั้งฉากระหว่างด้านคู่ขนาน
5. ปริมาตรและพื้นที่ผิวของรูปทรงสามมิติ
ปริมาตรทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก
V = lwhV คือปริมาตร l คือความยาว w คือความกว้าง และ h คือความสูง
ตัวอย่างปริมาตรกล่อง
\begin{aligned}V &= 8\times4\times3 \\ &= 96\text{ cm}^3\end{aligned}กล่องยาว 8 เซนติเมตร กว้าง 4 เซนติเมตร สูง 3 เซนติเมตร มีปริมาตร 96 ลูกบาศก์เซนติเมตร
ปริมาตรลูกบาศก์
V = s^3s คือความยาวด้านของลูกบาศก์ ซึ่งทุกด้านยาวเท่ากัน
พื้นที่ผิวทั้งหมดของลูกบาศก์
S = 6s^2ลูกบาศก์มีหน้ารูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส 6 หน้า และแต่ละหน้ามีพื้นที่ s ยกกำลังสอง
ปริมาตรทรงกระบอก
V = \pi r^2hพื้นที่ฐานวงกลมคูณความสูงของทรงกระบอก
ปริมาตรกรวย
V = \frac{1}{3}\pi r^2hกรวยที่มีฐานและความสูงเท่ากับทรงกระบอกจะมีปริมาตรหนึ่งในสามของทรงกระบอกนั้น
ปริมาตรทรงกลม
V = \frac{4}{3}\pi r^3r คือรัศมีของทรงกลม
6. ทฤษฎีบทพีทาโกรัสและการหาระยะทาง
ทฤษฎีบทพีทาโกรัส
a^2+b^2=c^2a และ b คือด้านประกอบมุมฉาก และ c คือด้านตรงข้ามมุมฉาก
หาด้านตรงข้ามมุมฉาก
\begin{aligned}c &= \sqrt{a^2+b^2} \\ &= \sqrt{3^2+4^2} \\ &= \sqrt{9+16} \\ &= \sqrt{25} = 5\end{aligned}ถ้าด้านประกอบมุมฉากยาว 3 และ 4 หน่วย ด้านตรงข้ามมุมฉากจะยาว 5 หน่วย
หาด้านประกอบมุมฉากที่ไม่ทราบค่า
\begin{aligned}a &= \sqrt{c^2-b^2} \\ &= \sqrt{13^2-5^2} \\ &= \sqrt{169-25} \\ &= \sqrt{144}=12\end{aligned}เมื่อด้านตรงข้ามมุมฉากยาว 13 หน่วย และอีกด้านยาว 5 หน่วย ด้านที่เหลือยาว 12 หน่วย
7. ตรีโกณมิติพื้นฐาน: ไซน์ โคไซน์ และแทนเจนต์
อัตราส่วนตรีโกณมิติพื้นฐาน
\sin\theta=\frac{\text{ด้านตรงข้าม}}{\text{ด้านตรงข้ามมุมฉาก}}ไซน์ของมุมเท่ากับความยาวด้านตรงข้ามมุมหารด้วยด้านตรงข้ามมุมฉาก
โคไซน์และแทนเจนต์
\begin{aligned}\cos\theta &= \frac{\text{ด้านประชิด}}{\text{ด้านตรงข้ามมุมฉาก}} \\ \tan\theta &= \frac{\text{ด้านตรงข้าม}}{\text{ด้านประชิด}}\end{aligned}ต้องระบุให้ชัดว่ากำลังพิจารณาด้านใดเมื่อเทียบกับมุมที่กำหนด
เอกลักษณ์ตรีโกณมิติพื้นฐาน
\sin^2\theta+\cos^2\theta=1เอกลักษณ์นี้เป็นจริงสำหรับมุมที่พิจารณาในบริบทตรีโกณมิติพื้นฐาน
8. พิกัดฉากและระยะห่างระหว่างจุด
สูตรระยะห่างระหว่างจุดสองจุด
d=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}สูตรนี้คำนวณระยะทางเส้นตรงระหว่างจุด \((x_1,y_1)\) และ \((x_2,y_2)\)
ตัวอย่างระยะห่างระหว่างจุด (1, 2) และ (4, 6)
\begin{aligned}d &= \sqrt{(4-1)^2+(6-2)^2} \\ &= \sqrt{3^2+4^2} \\ &= \sqrt{9+16} \\ &= 5\end{aligned}จุดทั้งสองอยู่ห่างกัน 5 หน่วย
9. การใช้ Math Block เพื่ออธิบายวิธีคิดอย่างเป็นระบบ
ตัวอย่างการจัดรูปสมการเพื่อหาพื้นที่
\begin{aligned}A &= \frac{1}{2}bh \\ &= \frac{1}{2}(14)(9) \\ &= \frac{126}{2} \\ &= 63\text{ cm}^2\end{aligned}ตัวอย่างนี้แสดงสูตร การแทนค่า การคำนวณ และผลลัพธ์ใน Math Block เดียว
การแสดงอัตราส่วนและเศษส่วนซ้อน
\frac{\frac{3}{4}}{\frac{2}{5}}=\frac{3}{4}\times\frac{5}{2}=\frac{15}{8}เศษส่วนซ้อนสามารถจัดรูปได้โดยเปลี่ยนการหารด้วยเศษส่วนเป็นการคูณด้วยส่วนกลับ
เลขยกกำลังและรากที่สอง
\sqrt{x^2}=|x|สำหรับจำนวนจริง x รากที่สองหลักของ x กำลังสองเท่ากับค่าสัมบูรณ์ของ x ไม่ใช่ x เสมอไป
การเขียนระบบสมการในรูปเมทริกซ์
\begin{bmatrix}2&1\\1&-1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x\\y\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}7\\2\end{bmatrix}เมทริกซ์ช่วยจัดระบบสมการเชิงเส้นให้อยู่ในรูปกะทัดรัด เหมาะกับการเรียนต่อยอดพีชคณิตและการคำนวณเชิงวิทยาศาสตร์
10. โจทย์ประยุกต์พร้อมวิธีทำ
โจทย์ที่ 1: ต้องใช้รั้วล้อมสนามเท่าไร
วิธีทำโจทย์เส้นรอบรูป
\begin{aligned}P &= 2(l+w) \\ &= 2(18+11) \\ &= 2(29) \\ &= 58\text{ m}\end{aligned}ต้องใช้รั้วยาว 58 เมตร หากไม่มีส่วนเว้นประตูและไม่มีการเผื่อวัสดุ
โจทย์ที่ 2: ปูกระเบื้องห้อง
วิธีทำโจทย์พื้นที่
\begin{aligned}A &= lw \\ &= 6\times4 \\ &= 24\text{ m}^2\end{aligned}พื้นที่พื้นห้องเท่ากับ 24 ตารางเมตร จำนวนกระเบื้องที่ต้องซื้อจริงขึ้นอยู่กับขนาดกระเบื้องและเศษวัสดุที่เกิดจากการตัด
โจทย์ที่ 3: กล่องบรรจุสินค้า
วิธีทำโจทย์ปริมาตร
\begin{aligned}V &= lwh \\ &= 30\times20\times15 \\ &= 600\times15 \\ &= 9000\text{ cm}^3\end{aligned}กล่องมีปริมาตร 9,000 ลูกบาศก์เซนติเมตร
โจทย์ที่ 4: หาความสูงด้วยตรีโกณมิติ
วิธีทำโดยใช้แทนเจนต์
\begin{aligned}\tan 30^\circ &= \frac{h}{10} \\ h &= 10\tan 30^\circ \\ &= \frac{10}{\sqrt{3}} \\ &\approx 5.77\text{ m}\end{aligned}ความสูงโดยประมาณเท่ากับ 5.77 เมตร ภายใต้สมมติฐานว่าพื้นราบและไม่คิดความสูงของสายตา
11. ตารางสรุปสูตรสำคัญ
| หัวข้อ | สูตร | ความหมาย |
|---|---|---|
| ผลรวมมุมภายในรูปหลายเหลี่ยม | S = (n − 2) × 180° | n คือจำนวนด้าน |
| เส้นรอบรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า | P = 2(l + w) | รวมความยาวด้านรอบรูป |
| พื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้า | A = lw | ความยาวคูณความกว้าง |
| พื้นที่สามเหลี่ยม | A = ½bh | ฐานคูณความสูงแล้วหารสอง |
| พื้นที่วงกลม | A = πr² | π คูณรัศมีกำลังสอง |
| ปริมาตรทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก | V = lwh | ความยาวคูณความกว้างคูณความสูง |
| ทฤษฎีบทพีทาโกรัส | a² + b² = c² | ใช้กับสามเหลี่ยมมุมฉาก |
| ระยะห่างระหว่างจุด | d = √((x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²) | ระยะทางเส้นตรงบนระนาบพิกัด |
12. แบบฝึกหัดท้ายบท
ข้อ 1: สี่เหลี่ยมผืนผ้ายาว 9 เมตร กว้าง 4 เมตร มีเส้นรอบรูปเท่าไร
ข้อ 2: สามเหลี่ยมมีฐาน 12 เซนติเมตร สูง 7 เซนติเมตร มีพื้นที่เท่าไร
ข้อ 3: ลูกบาศก์ยาวด้านละ 4 เซนติเมตร มีปริมาตรเท่าไร
ข้อ 4: สามเหลี่ยมมุมฉากมีด้านประกอบมุมฉากยาว 6 และ 8 หน่วย ด้านตรงข้ามมุมฉากยาวเท่าไร
ข้อ 5: วงกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 14 เซนติเมตร มีเส้นรอบวงเท่าไร เมื่อใช้ π = 22/7
13. เทคนิคสร้าง Math Block ให้แสดงสูตรได้เต็มประสิทธิภาพ
- ใช้ \frac{a}{b} สำหรับเศษส่วน และ \sqrt{x} สำหรับรากที่สอง
- ใช้ x^2 และ x_{1} สำหรับเลขยกกำลังและตัวห้อย
- ใช้ \begin{aligned} ... \end{aligned} เมื่อมีขั้นตอนคำนวณหลายบรรทัด
- ใช้ \begin{bmatrix} ... \end{bmatrix} สำหรับเมทริกซ์แบบวงเล็บเหลี่ยม
- ใช้ \sum_{i=1}^{n} a_i สำหรับสัญลักษณ์ผลรวม และ \int_a^b f(x)\,dx สำหรับอินทิกรัลเมื่อเนื้อหาต้องการ
- ใช้ \sin, \cos และ \tan สำหรับฟังก์ชันตรีโกณมิติ
- ใส่หน่วยด้วย \text{ cm} หรือ \text{ m} และยกกำลังหน่วยพื้นที่หรือปริมาตรให้ถูกต้อง
- ตรวจสอบการ escape เครื่องหมาย backslash ให้ถูกต้องตามมาตรฐาน JSON ก่อนนำเข้า
ตัวอย่างสัญลักษณ์ผลรวม
\sum_{i=1}^{n} i = \frac{n(n+1)}{2}สูตรผลรวมจำนวนเต็มตั้งแต่ 1 ถึง n เหมาะสำหรับแสดงแนวคิดการหาผลรวมแบบมีรูปแบบ
ตัวอย่างอินทิกรัลจำกัดเขต
\int_0^a x\,dx = \frac{a^2}{2}ตัวอย่างแคลคูลัสพื้นฐานที่แสดงการใช้อินทิกรัลและเศษส่วนใน Math Block สำหรับเนื้อหาระดับต่อยอด
14. สรุป EP.4 และเชื่อมโยงชุดคณิตศาสตร์-Math
⏳ Reading timer is running...