Chapter 8

ความเท่ากันทุกประการ

Congruence

เมื่อไรที่รูปสองรูปเหมือนกันทุกอย่าง และจะพิสูจน์ได้อย่างไรโดยไม่ต้องวัดครบทุกด้านทุกมุม — เงื่อนไขสั้น ๆ สี่ชุดที่ตัดสินได้ทั้งรูป

หลักสูตรแกนกลาง / สสวท.
การวัดและเรขาคณิตเล่ม 2 บทที่ 2
Common Core (US)
8.G, G-CO
Cambridge
Lower Secondary Stage 8 — Geometrical reasoning

8.1 ความเท่ากันทุกประการคืออะไร

นิยาม

เท่ากันทุกประการ (Congruent)

รูปสองรูปที่ทับกันสนิทได้พอดี เมื่ออาจต้องเลื่อน หมุน หรือพลิกก่อน · เขียนแทนด้วย

ข้อควรระวัง

ลำดับตัวอักษร มีความหมาย · บอกว่า คู่กับ , คู่กับ , คู่กับ · เขียนสลับลำดับคือประโยคคนละความหมาย และมักทำให้ข้อพิสูจน์ทั้งข้อผิด

  • ถ้าสองรูปเท่ากันทุกประการ จะได้อะไรมาฟรี ๆ
    • ด้านที่สมนัยกันยาวเท่ากันทั้งสามคู่
    • มุมที่สมนัยกันมีขนาดเท่ากันทั้งสามคู่
    • พื้นที่และความยาวรอบรูปเท่ากัน
  • เชื่อมกับบทที่ 4
    • การเลื่อนขนาน สะท้อน และหมุน ให้รูปที่เท่ากันทุกประการเสมอ
    • จึงพูดได้ว่า “เท่ากันทุกประการ” คือ “ย้ายไปทับกันได้ด้วยการแปลงในบทที่ 4”

8.2 เงื่อนไขความเท่ากันทุกประการของรูปสามเหลี่ยม

รูปสามเหลี่ยมมีส่วนประกอบ 6 อย่าง (3 ด้าน 3 มุม) แต่ไม่ต้องตรวจครบทั้ง 6 · ตรวจแค่ 3 อย่างที่ถูกชุดก็เพียงพอ

ชื่อย่อความหมายข้อควรระวัง
ด.ด.ด. (SSS)ด้านสามคู่ยาวเท่ากันใช้ได้เสมอ ไม่มีเงื่อนไขเพิ่ม
ด.ม.ด. (SAS)ด้านสองคู่ และมุมระหว่างด้านคู่นั้นมุมต้องอยู่ ระหว่าง ด้านทั้งสอง
ม.ด.ม. (ASA)มุมสองคู่ และด้านระหว่างมุมคู่นั้นด้านต้องอยู่ระหว่างมุมทั้งสอง
ม.ม.ด. (AAS)มุมสองคู่ และด้านที่ไม่อยู่ระหว่างมุมด้านต้องเป็นด้านที่สมนัยกันจริง
เงื่อนไขที่ใช้ได้

ข้อควรระวัง

ม.ม.ม. (AAA) ใช้ไม่ได้ — มุมเท่ากันทั้งสามคู่บอกได้แค่ว่ารูป *คล้ายกัน* ไม่ได้บอกว่าขนาดเท่ากัน · รูปสามเหลี่ยมด้านเท่าเล็กกับใหญ่มีมุม เหมือนกันหมด แต่ไม่เท่ากันทุกประการ

ข้อควรระวัง

ด.ด.ม. ที่มุมไม่อยู่ระหว่างด้าน ใช้ไม่ได้ — เป็นกรณีที่สร้างสามเหลี่ยมได้สองแบบต่างกันจากข้อมูลชุดเดียวกัน ข้อสอบชอบวางกับดักตรงนี้

ตัวอย่าง

และ มี , และ ทั้งสองรูปเท่ากันทุกประการหรือไม่

วิธีทำ

  1. 1.มุม อยู่ระหว่างด้าน กับ · มุม อยู่ระหว่าง กับ
  2. 2.จึงเป็นด้าน–มุมระหว่าง–ด้าน ตรงตามเงื่อนไข ด.ม.ด.

ตอบ  เท่ากันทุกประการ โดย (ด.ม.ด.)

8.3 กรณีสามเหลี่ยมมุมฉาก

นิยาม

ฉ.ด.ด. (RHS / HL)

สามเหลี่ยมมุมฉากสองรูปที่มี ด้านตรงข้ามมุมฉาก ยาวเท่ากัน และมีด้านประกอบมุมฉากอีกหนึ่งคู่ยาวเท่ากัน จะเท่ากันทุกประการ

ทำไมถึงเป็นแบบนั้น

ทำไมกรณีมุมฉากจึงยกเว้นกฎ “ด.ด.ม. ใช้ไม่ได้” ได้? เพราะเมื่อรู้ด้านสองด้านในสามเหลี่ยมมุมฉาก ทฤษฎีบทพีทาโกรัสคำนวณด้านที่สามได้ ค่าเดียว ความกำกวมที่เป็นปัญหาในกรณีทั่วไปจึงหายไป

ตัวอย่าง

สามเหลี่ยมมุมฉากสองรูปมีด้านตรงข้ามมุมฉากยาว 13 เท่ากัน และมีด้านประกอบมุมฉากยาว 5 เท่ากัน จงอธิบายว่าเหตุใดจึงเท่ากันทุกประการ

วิธีทำ

  1. 1.ด้านที่เหลือของทั้งสองรูปคือ เท่ากัน
  2. 2.จึงมีด้านเท่ากันครบสามคู่

ตอบ  เท่ากันทุกประการตามเงื่อนไข ฉ.ด.ด. (ซึ่งย้อนกลับไปเป็น ด.ด.ด. ได้)

8.4 การนำความเท่ากันทุกประการไปใช้

โครงของข้อพิสูจน์ที่ใช้ความเท่ากันทุกประการ

  1. 1เขียนสิ่งที่โจทย์กำหนดให้ลงมาก่อนทั้งหมด
  2. 2หาสิ่งที่ได้มาฟรีจากรูป เช่นด้านร่วม มุมตรงข้าม มุมฉากที่ระบุไว้
  3. 3จับคู่ให้ครบสามอย่างตามเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่ง แล้วระบุชื่อเงื่อนไข
  4. 4สรุปว่าสองรูปเท่ากันทุกประการ
  5. 5ใช้ข้อสรุปนั้นดึงด้านหรือมุมที่โจทย์ถามออกมา
  • ของที่ได้มาฟรีจากรูป และนักเรียนมักมองข้าม
    • ด้านร่วม — ด้านที่สองรูปใช้ร่วมกัน ย่อมยาวเท่ากับตัวเอง
    • มุมตรงข้าม ที่เกิดจากเส้นตรงสองเส้นตัดกัน มีขนาดเท่ากัน
    • ถ้ามีจุดกึ่งกลาง ด้านสองข้างของจุดนั้นยาวเท่ากัน

ตัวอย่าง

และ ตัดกันที่จุด ซึ่งเป็นจุดกึ่งกลางของทั้งสองเส้น จงแสดงว่า

วิธีทำ

  1. 1. เพราะ เป็นจุดกึ่งกลางของ
  2. 2. เพราะ เป็นจุดกึ่งกลางของ
  3. 3. เพราะเป็นมุมตรงข้ามที่เกิดจากเส้นตรงสองเส้นตัดกัน
  4. 4.มุมที่เท่ากันอยู่ระหว่างด้านสองคู่ที่เท่ากันพอดี

ตอบ   ตามเงื่อนไข ด.ม.ด.

เคล็ดลับ

ระบายสีหรือทำเครื่องหมายบนรูปทุกครั้งที่พบด้านหรือมุมที่เท่ากัน · ข้อพิสูจน์เรขาคณิตส่วนใหญ่ที่ตันไม่ได้ตันเพราะคิดไม่ออก แต่เพราะ มองไม่เห็นสิ่งที่มีอยู่แล้วในรูป

🎯 Key takeaways

Read it — now practise it

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