Chapter 2
การสร้างทางเรขาคณิต
Geometric Construction
สร้างรูปเรขาคณิตด้วย วงเวียนกับสันตรง เท่านั้น ห้ามวัดด้วยไม้บรรทัดหรือไม้โพรแทรกเตอร์ — เป็นบทที่ฝึกให้เห็นว่าเหตุผลทางเรขาคณิตแม่นยำกว่าการวัดด้วยตา
- หลักสูตรแกนกลาง / สสวท.
- การวัดและเรขาคณิตเล่ม 1 บทที่ 2
- Common Core (US)
- 7.G
- Cambridge
- Lower Secondary Stage 7–8 — Geometrical constructions
2.1 เครื่องมือและกติกา
การสร้างทางเรขาคณิต (construction) ต่างจากการวาดตรงที่มีกติกาชัดเจน และผลลัพธ์ ถูกต้องแน่นอน ไม่ขึ้นกับความแม่นของมือหรือสายตา
- เครื่องมือที่ใช้ได้มีแค่ 2 อย่าง
- สันตรง (straightedge) — ใช้ลากเส้นตรงเท่านั้น ห้ามใช้สเกลวัดความยาว
- วงเวียน (compass) — ใช้เขียนวงกลมหรือส่วนโค้ง และใช้ “ถ่ายทอดระยะ” จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง
- สิ่งที่ห้ามใช้
- ไม้บรรทัดวัดเซนติเมตร
- ไม้โพรแทรกเตอร์วัดองศา
- การกะด้วยสายตา
ทำไมถึงเป็นแบบนั้น
ทำไมถึงจำกัดเครื่องมือขนาดนี้? เพราะ การวัดมีความคลาดเคลื่อนเสมอ ไม้บรรทัดที่ละเอียดที่สุดก็ยังอ่านผิดได้ครึ่งมิลลิเมตร แต่การสร้างด้วยวงเวียนใช้ “ระยะเท่ากันเพราะเป็นรัศมีวงเดียวกัน” ซึ่ง เท่ากันจริงโดยไม่ต้องวัด — นี่คือแก่นของการให้เหตุผลทางเรขาคณิต
2.2 การสร้างพื้นฐาน
① สร้างส่วนของเส้นตรงให้ยาวเท่าของเดิม
- 1ลากรังสีจากจุด ไปทางที่ต้องการ
- 2กางวงเวียนให้ปลายทั้งสองอยู่ที่ปลายทั้งสองของส่วนของเส้นตรง (นี่คือการ “จับระยะ” ไว้)
- 3ยกวงเวียนมาปักที่ โดย ไม่เปลี่ยนความกว้าง แล้วเขียนส่วนโค้งตัดรังสีที่จุด
- 4จะได้ เพราะเป็นระยะเดียวกันที่ถ่ายทอดมา
② แบ่งครึ่งส่วนของเส้นตรง (และได้เส้นตั้งฉากแถมมาด้วย)
- 1ปักวงเวียนที่ กางให้ มากกว่าครึ่งหนึ่ง ของ แล้วเขียนส่วนโค้งทั้งบนและล่าง
- 2ปักที่ ด้วยความกว้างเดิม เขียนส่วนโค้งให้ตัดกับของเดิม ได้จุดตัด 2 จุด
- 3ลากเส้นผ่านจุดตัดทั้งสอง เส้นนี้จะตัด ที่จุดกึ่งกลางพอดี
เคล็ดลับ
เส้นที่ได้จากข้อ ② คือ เส้นแบ่งครึ่งและตั้งฉาก (perpendicular bisector) มันให้ของสองอย่างพร้อมกัน: จุดกึ่งกลาง และมุมฉาก · ถ้าโจทย์ขอมุม ให้นึกถึงวิธีนี้ก่อนเสมอ
③ แบ่งครึ่งมุม
- 1ปักวงเวียนที่จุดยอดมุม เขียนส่วนโค้งตัดแขนทั้งสองข้างที่จุด และ
- 2ปักที่ กางพอประมาณ เขียนส่วนโค้งไว้ในมุม
- 3ปักที่ ด้วยความกว้างเดิม เขียนส่วนโค้งตัดกัน ได้จุด
- 4ลาก จะแบ่งมุมออกเป็นสองมุมที่เท่ากันพอดี
- มุมที่สร้างได้จากการแบ่งครึ่งซ้ำ ๆ
- จากเส้นตั้งฉาก · แบ่งครึ่งได้ · แบ่งอีกได้
- จากสามเหลี่ยมด้านเท่า · แบ่งครึ่งได้ · แบ่งอีกได้
- รวมกันได้อีกหลายมุม เช่น หรือ
2.3 เส้นตั้งฉากและเส้นขนาน
สร้างเส้นตั้งฉากจากจุดนอกเส้น
- 1ปักวงเวียนที่จุด (จุดนอกเส้น) กางให้กว้างพอจะตัดเส้นตรงได้ 2 จุด เรียกว่า และ
- 2ปักที่ แล้วที่ ด้วยความกว้างเท่ากัน เขียนส่วนโค้งตัดกันอีกฝั่งของเส้น ได้จุด
- 3ลาก จะตั้งฉากกับเส้นเดิม
สร้างเส้นขนานผ่านจุดที่กำหนด
- 1จากจุด ลากเส้นเฉียงตัดเส้นเดิมที่จุด (เส้นนี้เรียกว่าเส้นตัดขวาง)
- 2สร้างมุมที่ ให้ เท่ากับ มุมที่ โดยวางในตำแหน่งมุมแย้ง
- 3ลากแขนของมุมใหม่ออกไป จะได้เส้นที่ขนานกับเส้นเดิม
ทำไมถึงเป็นแบบนั้น
วิธีสร้างเส้นขนานข้างบนใช้ข้อเท็จจริงว่า ถ้ามุมแย้งเท่ากัน แล้วเส้นสองเส้นนั้นขนานกัน — ไม่ได้ขนานเพราะ “ดูแล้วขนาน” แต่ขนานเพราะมีเหตุผลรองรับ
2.4 การนำไปใช้
- สร้างรูปสามเหลี่ยมเมื่อรู้ด้านทั้งสาม (ส.ส.ส.)
- ลากด้านที่ยาวที่สุดเป็นฐานก่อน
- ใช้วงเวียนกางเท่าด้านที่ 2 ปักที่ปลายซ้าย เขียนส่วนโค้ง
- กางเท่าด้านที่ 3 ปักที่ปลายขวา เขียนส่วนโค้งตัดกัน จุดตัดคือยอดสามเหลี่ยม
- ข้อควรรู้ก่อนสร้าง — สร้างไม่ได้เสมอไป
- ด้านสองด้านรวมกันต้อง ยาวกว่า ด้านที่สาม ไม่งั้นส่วนโค้งจะไม่ตัดกัน
- เช่น สร้างสามเหลี่ยมไม่ได้ เพราะ
ตัวอย่าง
ความยาวชุดใดสร้างรูปสามเหลี่ยมได้: (ก) (ข)
วิธีทำ
- 1.เกณฑ์: ผลบวกของสองด้านที่สั้นกว่า ต้องมากกว่าด้านที่ยาวที่สุด
- 2.(ก) ซึ่ง → สร้างได้
- 3.(ข) ซึ่ง → สร้างไม่ได้
ตอบ (ก) สร้างได้ · (ข) สร้างไม่ได้
🎯 Key takeaways
- การสร้างใช้ได้แค่วงเวียนกับสันตรง — ห้ามวัดความยาวและห้ามวัดองศา
- วงเวียนมีหน้าที่หลักคือ “ถ่ายทอดระยะให้เท่ากันโดยไม่ต้องวัด”
- การแบ่งครึ่งส่วนของเส้นตรงให้มุมฉากมาด้วยฟรี ๆ
- แบ่งครึ่งมุมซ้ำ ๆ สร้างได้ทั้ง
- สามเหลี่ยมสร้างได้ก็ต่อเมื่อผลบวกของสองด้านสั้นกว่า มากกว่าด้านยาวที่สุด
Read it — now practise it
Generate a worksheet on this topic, or sit a timed mock paper.