เรื่องที่ 1 การสร้างรูปเรขาคณิต
การสร้างรูปเรขาคณิตโดยใช้เครื่องมือ
1.1 รูปเรขาคณิตสองมิติ สามารถสร้างได้โดยใช้เส้นตรง เช่น ไม้บรรทัด ฟุตเหล็ก ไม้ฉาก ไม้ที เพื่อวัดความยาว ใช่ไม่โปรแทรกเตอร์ เพื่อวัดมุม หรือขนาดของมุม ใช้วงเวียน เพื่อประกอบการ สร้างเส้นโค้งที่แทนความยาวรอบวงกลม หรือช่วยในการสร้างมุมที่มีขนาดที่ต้องการ สมบัติต่าง ๆ ของรูปเรขาคณิตและความสัมพันธ์ระหว่างรูปเรขาคณิต
เพื่อให้นักศึกษามีความเข้าใจในการสร้างรูปเรขาคณิตสองมิติ ผู้เรียนควรทบทวนสมบัติต่าง ๆ ของรูปเรขาคณิตสองมิติและสามมิติดังนี้
1. รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
1. มีมุมทั้งสี่เป็นมุมฉาก
2. ด้านที่อยู่ตรงข้ามกันยาวเท่ากันสองคู่และขนานกัน
3. เส้นทแยงมุมแบ่งครึ่งกันและกัน
4. พื้นที่ของสี่เหลี่ยมผืนผ้า = ความยาวของด้านกว้าง x ความยาวของด้านยาว
5. ความยาวรอบรูปของสี่เหลี่ยมผืนผ้า = ( 2 x ความยาวของด้านกว้าง ) + ( 2 x ความยาวของด้านยาว )
2. รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส
3. รูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน
1. มีด้านตรงกันยาวเท่ากันและขนานกันสองคูณ
2. เส้นทแยงมุมแบ่งครึ่งกันและกัน แต่ยาวไม่เท่ากัน
3. พื้นที่ของรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน = ความยาวฐาน X ส่วนสูง
4. รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
5. รูปสี่เหลี่ยมรูปว่าว
6. รูปสี่เหลี่ยมคางหมู
7. รูปวงกลม
1.2 รูปเรขาคณิตสามมิติ รูปเรขาคณิต สามมิติสามารถแสดงรูปร่างซึ่งมีทั้งความกว้าง ความยาว ความสูง หรือความหนา ตัวอย่างรูปทรงเรขาคณิตสามมิติ เช่น ปริซึม เป็นรูปสามมิติที่มีหน้าตัดหัวท้ายเท่ากันและขนานกันและผิวด้านข้างเป็นรูปสี่เหลี่ยม เช่น
พีระมิด เป็นรูปเรขาคณิตสามมิติที่มียอดแหลม ผิวด้านข้างเป็นรูปสามเหลี่ยม
ตัวอย่าง รูปเรขาคณิตสามมิติที่พบเห็นในชีวิตประจําวัน เช่น ตู้เย็น เป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก หรือปริซึมสี่เหลี่ยม ปลากระป๋อง เป็นรูปทรงกระบอก ไอศกรีม เป็นรูปกรวยกลม เป็นต้น
รูปเรขาคณิตที่พบในชีวิตประจําวันโดยเฉพาะรูปเรขาคณิตสามมิติและสองมิติ มีความสัมพันธ์กันอย่างมาก ซึ่งต้องใช้การสังเกตหาความสัมพันธ์ การจําแนก การเปรียบเทียบภาพที่มองเห็นจะ สามารถอธิบายขนาด ตําแหน่ง ระยะทาง และใช้การคาดเดารูปร่างของสิ่งที่กําหนดให้ เมื่อมีการเปลี่ยน ตําแหน่งหรือมุมมองในด้านต่าง ๆ
1.3 การคลี่รูปเรขาคณิตสามมิติ ภาพที่ได้จะเป็นภาพของรูปเรขาคณิตสองมิติ เช่น การคลี่รูปปริซึม ทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก
การคลี่รูปพีระมิด ฐานสี่เหลี่ยม
1.4 การตัดขวางรูปเรขาคณิตสามมิติ เมื่อนํารูปเรขาคณิตสองมิติมาตัดขวางรูปเรขาคณิตสามมิติในแนวต่าง ๆ กัน ภาพที่เกิดขึ้นจะ มีลักษณะต่าง ๆ กัน เช่น
กรวยกลม เมื่อตัดด้วยระนาบในแนวขนานกับฐานกรวย จะได้ภาพสองมิติเป็นรูปวงกลม
กรวยกลม เมื่อตัดด้วยระนาบในแนวตั้งฉากกับฐานกรวย จะได้ภาพเป็นรูปพาลาโบลา
กรวยกลม เมื่อตัดด้วยระนาบที่ไม่ขนานกับฐานและไม่ตั้งฉากกับฐาน จะได้ภาพเป็นวงรี
1.5 มุมมองของรูปเรขาคณิตสามมิติ รูปเรขาคณิตที่พบเห็นในชีวติประจําวันมีรูปร่างและสิ่งที่มองเห็นจากการเปลี่ยนมุมมองแต่ละ ด้านแตกต่างกัน เช่น
1.6 รูปเรขาคณิตสามมิติที่เกิดจากการหมุนรูปเรขาคณิตสองมิติ
1) รูปสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ABC มีแกน EF เป็นแกนสมมาตร ถ้านํารูปสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ABC หมุนรอบแกนสมมาตร EF จะเห็นเป็นรูปเรขาคณติสามมิติ “กรวยกลม”
2) แผ่นกระดาษแข็งรูปวงกลม เป็นรูปเรขาคณิตสองมิติ ถ้าใช้เส้นผ่านศูนย์กลาง y y' เป็นแกนหมุนรูปเรขาคณิตสามมิติที่เกิดจากการหมุนจะเห็นเป็นลักษณะ “ทรงกลม”
3) กระดาษรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า เป็นรูปเรขาคณิตที่มีแกนสมมาตรสองแกน
1.7 การเขียนภาพของรูปเรขาคณิตสามมิติ
การเขียนภาพของรูปเรขาคณิตสามมิติอย่างง่ายอาจใช้ขั้นตอนดังในตัวอย่างต่อไปนี้
1. การเขียนภาพของทรงกระบอก
ขั้นที่ 1 เขียนวงรีแทนหน้าตัดที่เป็นวงกลม และเขียนส่วนของเส้นตรงสองเส้น แสดงส่วนสูงของ ทรงกระบอก ดังรูป
ขั้นที่ 2 เขียนวงรีที่มีขนาดเท่ากับวงรีที่ใช้ในขั้นที่ 1 แทนวงกลมซึ่งเป็นฐานของทรงกระบอกและเขียน เส้นประแทนเส้นทึบตรงส่วนที่ถูกบัง
2. การเขียนภาพของปริซึม
ขั้นที่ 1 เขียนทรงกระบอกตามวิธีการข้างต้น
ขั้นที่ 2 กําหนดจุดบนวงรีด้านบนเพื่อใช้เป็นจุดยอดของรูปสี่เหลี่ยมที่เป็นฐานของปริซึมตามต้องการ แล้วลากส่วนของเส้นตรงเชื่อมต่อจุดเหล่านั้น
ขั้นที่ 3 เขียนส่วนสูงของปริซึมจากจุดยอดของรูปเหลี่ยมที่ได้ในขั้นที่ 2 มาตั้งฉากกับวงรีด้านล่าง
ขั้นที่ 4 เขียนส่วนของเส้นตรงเชื่อมจุดบนวงรีที่ได้ในขั้นที่ 3 และลบรอยส่วนโค้งของวงรี จะได้รูป หลายเหลี่ยมที่เป็นฐานของปริซึม แล้วเขียนเส้นประแทนด้านที่ถูกบัง
3. การเขียนภาพของทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก
ขั้นที่ 1 เขียนรูปสี่เหลี่ยมมุมฉาก 1 รูป
ขั้นที่ 2 เขียนรูปสี่เหลี่ยมมุมฉากขนาดเท่ากันกับรูปในขั้นที่ 1 อีก 1 รูป ให้อยู่ในลักษณะที่ขนานกัน และเหลื่อมกันประมาณ 30 องศา ดังรูป
ขั้นที่ 3 ลากส่วนของเส้นตรงเชื่อมต่อจุดให้ได้ทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก
ขั้นที่ 4 เขียนเส้นประแทนด้านที่ถูกบัง สําหรับการเขียนภาพของกรวย ทรงกลม และพีระมิดก็สามารถเขียนได้โดยใชวิธีการเดียวกัน กับข้างต้นซึ่งมีขั้นตอนดังนี้
4. การเขียนภาพของกรวย 5. การเขียนภาพของทรงกลม
6. การเขียนภาพของพีระมิดฐานหกเหลี่ยม
นอกจากจะใช้วิธีการดังกล่าวข้างต้นในการเขียนภาพของรปูเรขาคณิตสามมิติแล้ว อาจใช้ กระดาษที่มีจุดเหมือนกระดานตะปู (Geoboard) หรือกระดาษจุดไอโซเมตริก (Isometric dot paper) ช่วยในการเขียนภาพนั้น ๆ
การเขียนภาพของรูปเรขาคณิตสองมิติบนกระดาษที่มีจุดเหมือนกระดานตะปู ดังตัวอย่าง
นอกจากนี้ยังนิยมเขียนภาพของรูปเรขาคณิตสามมิติบนกระดาษจุดไอโซเมตริก ภาพของรูป เรขาคณิตสามมิติที่เขียนอยู่ในลักษณะนี้เรียกว่า ภาพแบบไอโซเมตริก การเขียนภาพแบบไอโซเมตรกิบนกระดาษจุดไอโซเมตริกจะเขียนส่วนของเส้นตรงที่เป็นด้านกว้าง ด้านยาว ตามแนวของจุดซึ่งเอียงทํามุมขนาด 30 องศา กับแนวนอนและเขียนส่วนของเส้นตรงที่ เป็นส่วนสูง ตามแนวของจุดในแนวตั้ง ดังตัวอย่าง