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

  1. 1ลากรังสีจากจุด ไปทางที่ต้องการ
  2. 2กางวงเวียนให้ปลายทั้งสองอยู่ที่ปลายทั้งสองของส่วนของเส้นตรง (นี่คือการ “จับระยะ” ไว้)
  3. 3ยกวงเวียนมาปักที่ โดย ไม่เปลี่ยนความกว้าง แล้วเขียนส่วนโค้งตัดรังสีที่จุด
  4. 4จะได้ เพราะเป็นระยะเดียวกันที่ถ่ายทอดมา

② แบ่งครึ่งส่วนของเส้นตรง (และได้เส้นตั้งฉากแถมมาด้วย)

  1. 1ปักวงเวียนที่ กางให้ มากกว่าครึ่งหนึ่ง ของ แล้วเขียนส่วนโค้งทั้งบนและล่าง
  2. 2ปักที่ ด้วยความกว้างเดิม เขียนส่วนโค้งให้ตัดกับของเดิม ได้จุดตัด 2 จุด
  3. 3ลากเส้นผ่านจุดตัดทั้งสอง เส้นนี้จะตัด ที่จุดกึ่งกลางพอดี

เคล็ดลับ

เส้นที่ได้จากข้อ ② คือ เส้นแบ่งครึ่งและตั้งฉาก (perpendicular bisector) มันให้ของสองอย่างพร้อมกัน: จุดกึ่งกลาง และมุมฉาก · ถ้าโจทย์ขอมุม ให้นึกถึงวิธีนี้ก่อนเสมอ

③ แบ่งครึ่งมุม

  1. 1ปักวงเวียนที่จุดยอดมุม เขียนส่วนโค้งตัดแขนทั้งสองข้างที่จุด และ
  2. 2ปักที่ กางพอประมาณ เขียนส่วนโค้งไว้ในมุม
  3. 3ปักที่ ด้วยความกว้างเดิม เขียนส่วนโค้งตัดกัน ได้จุด
  4. 4ลาก จะแบ่งมุมออกเป็นสองมุมที่เท่ากันพอดี
  • มุมที่สร้างได้จากการแบ่งครึ่งซ้ำ ๆ
    • จากเส้นตั้งฉาก · แบ่งครึ่งได้ · แบ่งอีกได้
    • จากสามเหลี่ยมด้านเท่า · แบ่งครึ่งได้ · แบ่งอีกได้
    • รวมกันได้อีกหลายมุม เช่น หรือ

2.3 เส้นตั้งฉากและเส้นขนาน

สร้างเส้นตั้งฉากจากจุดนอกเส้น

  1. 1ปักวงเวียนที่จุด (จุดนอกเส้น) กางให้กว้างพอจะตัดเส้นตรงได้ 2 จุด เรียกว่า และ
  2. 2ปักที่ แล้วที่ ด้วยความกว้างเท่ากัน เขียนส่วนโค้งตัดกันอีกฝั่งของเส้น ได้จุด
  3. 3ลาก จะตั้งฉากกับเส้นเดิม

สร้างเส้นขนานผ่านจุดที่กำหนด

  1. 1จากจุด ลากเส้นเฉียงตัดเส้นเดิมที่จุด (เส้นนี้เรียกว่าเส้นตัดขวาง)
  2. 2สร้างมุมที่ ให้ เท่ากับ มุมที่ โดยวางในตำแหน่งมุมแย้ง
  3. 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. 1.เกณฑ์: ผลบวกของสองด้านที่สั้นกว่า ต้องมากกว่าด้านที่ยาวที่สุด
  2. 2.(ก) ซึ่ง → สร้างได้
  3. 3.(ข) ซึ่ง → สร้างไม่ได้

ตอบ  (ก) สร้างได้ · (ข) สร้างไม่ได้

🎯 Key takeaways

Read it — now practise it

Generate a worksheet on this topic, or sit a timed mock paper.