descartesclytie0x/descartes-math-platform
บทที่ 13 การแปลงทางเรขาคณิตตรงกับหนังสือ ม.2 เล่ม 1 บทที่ 4

13.5 แบบฝึกหัด

ทำในกระดาษก่อน แล้วค่อยใส่คำตอบให้เว็บตรวจ ตอบผิดได้ไม่จำกัดครั้ง ติดจริงๆ ค่อยเปิดคำใบ้ทีละขั้น และเปิดวิธีทำหลังทำเสร็จแล้วเท่านั้น

ข้อ 1 เลื่อนขนานจุด

ระดับง่าย

เลื่อนขนานจุด A(−3,2)A(-3, 2) ไปทางขวา 55 หน่วย และลง 33 หน่วย ลากจุดสีส้มไปวางที่ภาพ A′A' จุดจะติดอยู่บนจุดตัดของเส้นตาราง

คำใบ้ขั้นที่ 1

ไปทางขวาเปลี่ยนพิกัด xx ลงเปลี่ยนพิกัด yy

คำใบ้ขั้นที่ 2

ไปทางขวา 55 คือบวก 55 ลง 33 คือลบ 33

ดูวิธีทำ

กฎของการเลื่อนนี้คือ (x,y)→(x+5, y−3)(x, y) \to (x + 5,\ y - 3) จึงได้ A′(−3+5, 2−3)=A′(2,−1)A'(-3 + 5,\ 2 - 3) = A'(2, -1)

ข้อ 2 สะท้อนข้ามเส้น x = 1

ระดับกลาง

สามเหลี่ยม ABCABC มีจุดยอด A(−3,1)A(-3, 1) B(−1,4)B(-1, 4) และ C(0,1)C(0, 1) สะท้อนสามเหลี่ยมนี้ข้ามเส้น x=1x = 1 ลากจุดสีส้มไปวางที่ B′B'

คำใบ้ขั้นที่ 1

BB อยู่ห่างจากเส้น x=1x = 1 ไปทางซ้ายกี่หน่วย

คำใบ้ขั้นที่ 2

ภาพต้องอยู่ทางขวาของเส้นเป็นระยะเท่ากัน ที่ความสูงเดิม

ดูวิธีทำ

BB อยู่ที่ x=−1x = -1 ห่างจากเส้น x=1x = 1 ไปทางซ้าย 22 หน่วย ภาพจึงอยู่ทางขวาของเส้น 22 หน่วย คือ x=3x = 3 เส้นสะท้อนเป็นเส้นตั้ง พิกัด yy จึงเท่าเดิม ได้ B′(3,4)B'(3, 4)

ตรวจด้วยกฎ x′=2m−x=2(1)−(−1)=3x' = 2m - x = 2(1) - (-1) = 3

ข้อ 3 หมุนจุด 90° ทวนเข็มนาฬิกา

ระดับง่าย

หมุนจุด P(3,1)P(3, 1) รอบจุดกำเนิด OO ทวนเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ ลากจุดสีส้มไปวางที่ภาพ P′P'

คำใบ้ขั้นที่ 1

จาก OO ไป PP คือไปทางขวา 33 แล้วขึ้น 11 หมุนทวนเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ แล้วทิศขวากลายเป็นทิศไหน

คำใบ้ขั้นที่ 2

กฎคือ (x,y)→(−y,x)(x, y) \to (-y, x)

ดูวิธีทำ

ใช้กฎ (x,y)→(−y,x)(x, y) \to (-y, x) ได้ P′(−1,3)P'(-1, 3)

คิดอีกแบบ จาก OO ไป PP คือขวา 33 ขึ้น 11 หมุนทวนเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ ทางขวากลายเป็นขึ้น ทางขึ้นกลายเป็นทางซ้าย จึงเป็นขึ้น 33 และซ้าย 11

ข้อ 4 สะท้อนข้ามเส้นแนวนอน

ระดับกลาง

จุด P(−6,2)P(-6, 2) สะท้อนข้ามเส้น y=−1y = -1 ภาพ P′P' มีพิกัด yy เท่าใด

คำใบ้ขั้นที่ 1

เส้น y=−1y = -1 เป็นเส้นนอน ภาพอยู่ในแนวตั้งเดียวกับ PP

คำใบ้ขั้นที่ 2

จุด PP อยู่เหนือเส้น y=−1y = -1 กี่หน่วย

ดูวิธีทำ

PP อยู่เหนือเส้น y=−1y = -1 ขึ้นไป 2−(−1)=32 - (-1) = 3 หน่วย ภาพจึงอยู่ใต้เส้นลงไป 33 หน่วย คือ y=−1−3=−4y = -1 - 3 = -4 ได้ P′(−6,−4)P'(-6, -4)

ตรวจด้วยกฎ y′=2m−y=2(−1)−2=−4y' = 2m - y = 2(-1) - 2 = -4

ข้อ 5 การแปลงแบบใด

ระดับกลาง

สามเหลี่ยม ABCABC มีจุดยอด A(1,1)A(1, 1) B(4,1)B(4, 1) และ C(1,3)C(1, 3) ภาพจากการแปลงครั้งเดียวมีจุดยอด A′(−1,1)A'(-1, 1) B′(−1,4)B'(-1, 4) และ C′(−3,1)C'(-3, 1) การแปลงนี้คือข้อใด

คำตอบ

คำใบ้ขั้นที่ 1

ตัวเลือกหลายข้อพา AA ไปที่ A′A^\prime ได้ ลองตรวจกับจุด BB ด้วย

คำใบ้ขั้นที่ 2

ABAB อยู่ในแนวนอน แต่ภาพของมันอยู่ในแนวไหน

ดูวิธีทำ

ตรวจกฎ (x,y)→(−y,x)(x, y) \to (-y, x) ของการหมุนทวนเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ กับทุกจุด A(1,1)→(−1,1)A(1, 1) \to (-1, 1) B(4,1)→(−1,4)B(4, 1) \to (-1, 4) C(1,3)→(−3,1)C(1, 3) \to (-3, 1) ตรงทั้งสามจุด

อีกทางหนึ่ง ABAB อยู่ในแนวนอนชี้ไปทางขวา แต่ A′B′A'B' อยู่ในแนวตั้งชี้ขึ้น ด้านหันไป 90∘90^\circ จึงไม่ใช่การเลื่อนขนาน การสะท้อนข้ามแกน yy และการเลื่อนไปทางซ้าย 22 หน่วยพา AA ไปที่ (−1,1)(-1, 1) ได้ก็จริง แต่พา BB ไปไม่ถูก

ข้อ 6 หมุนแล้วเลื่อน

ระดับกลาง

หมุนจุด P(1,3)P(1, 3) รอบจุดกำเนิดทวนเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ ได้ P′P' แล้วเลื่อนขนาน P′P' ลง 22 หน่วย ได้ P′′P'' ลากจุดสีส้มไปวางที่ P′′P''

คำใบ้ขั้นที่ 1

ทำทีละขั้นตามลำดับ หมุนก่อนด้วยกฎ (x,y)→(−y,x)(x, y) \to (-y, x)

คำใบ้ขั้นที่ 2

ได้ P′P^\prime แล้ว เลื่อน P′P^\prime ลง 22 หน่วย

ดูวิธีทำ
  1. หมุนก่อน P(1,3)→P′(−3,1)P(1, 3) \to P'(-3, 1)
  2. แล้วเลื่อนลง 22 P′(−3,1)→P′′(−3,−1)P'(-3, 1) \to P''(-3, -1)

ถ้าเลื่อนก่อนแล้วค่อยหมุน จะได้ (1,1)(1, 1) แล้วได้ (−1,1)(-1, 1) ซึ่งเป็นคนละจุด ลำดับของการแปลงจึงสำคัญ

ข้อ 7 เข็มสั้นของนาฬิกา

ระดับง่าย

นักเรียนเข้าห้องเรียนคาบแรกตอน 9.00 น. และเลิกเรียนคาบเช้าตอน 13.00 น. ในช่วงเวลานี้เข็มสั้นของนาฬิกาหมุนไปตามเข็มนาฬิกากี่องศา

องศา

คำใบ้ขั้นที่ 1

เข็มสั้นหมุนครบรอบ 360∘360^\circ ในกี่ชั่วโมง

คำใบ้ขั้นที่ 2

หนึ่งชั่วโมงเข็มสั้นเดินจากเลขหนึ่งไปเลขถัดไป ซึ่งห่างกัน 36012\tfrac{360}{12} องศา

ดูวิธีทำ
  1. เข็มสั้นเดินครบรอบ 360∘360^\circ ใน 1212 ชั่วโมง จึงหมุนชั่วโมงละ 36012=30∘\tfrac{360}{12} = 30^\circ
  2. จาก 9.00 น. ถึง 13.00 น. คือ 44 ชั่วโมง เข็มสั้นเดินจากเลข 9 ไปเลข 1
  3. หมุนไป 4×30=120∘4 \times 30 = 120^\circ ตามเข็มนาฬิกา

ข้อ 8 ลายขอบผ้า

ระดับยาก

ช่างออกแบบลายขอบผ้าบนจอคอมพิวเตอร์ที่มีเส้นตาราง วาดลายดอกไม้ต้นแบบไว้ แล้วสะท้อนลายข้ามเส้น x=1x = 1 จากนั้นสะท้อนลายที่ได้ข้ามเส้น x=4x = 4 ลายสุดท้ายหันทางเดียวกับลายต้นแบบ และอยู่ห่างจากลายต้นแบบไปทางขวากี่หน่วย

หน่วย

คำใบ้ขั้นที่ 1

ลองหาภาพของจุดหนึ่งจุดบนลาย เช่น (0,0)(0, 0) ทีละครั้ง

คำใบ้ขั้นที่ 2

สะท้อนข้ามเส้นขนานสองเส้นได้ผลเท่ากับการเลื่อนขนานสองเท่าของระยะห่างระหว่างเส้น

ดูวิธีทำ
  1. สองเส้นขนานกันและห่างกัน 4−1=34 - 1 = 3 หน่วย
  2. สะท้อนข้ามเส้นขนานสองเส้นได้ผลเท่ากับการเลื่อนขนาน 2×3=62 \times 3 = 6 หน่วย จากเส้นแรกไปหาเส้นที่สอง คือไปทางขวา
  3. ตรวจกับจุด (0,0)(0, 0) สะท้อนข้าม x=1x = 1 ได้ (2,0)(2, 0) สะท้อนข้าม x=4x = 4 ได้ (6,0)(6, 0) เลื่อนไปทางขวา 66 หน่วยจริง

ข้อ 9 วาดภาพจากการหมุนในกระดาษ

ระดับกลาง

บนกระดาษตาราง วาดสามเหลี่ยม ABCABC ที่มีจุดยอด A(1,1)A(1, 1) B(4,1)B(4, 1) และ C(4,3)C(4, 3) แล้ววาดภาพของสามเหลี่ยมนี้จากการหมุนรอบจุด AA ตามเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ เขียนพิกัดของจุดยอดของภาพทุกจุด เสร็จแล้วเปิดเฉลยเทียบตามเกณฑ์

คำใบ้ขั้นที่ 1

จุดหมุนคือ AA เอง ภาพของ AA จึงเป็นจุดเดิม

คำใบ้ขั้นที่ 2

จาก AA ไป BB คือไปทางขวา 33 หมุนตามเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ แล้วทิศขวากลายเป็นทิศลง

ดูเฉลยและเกณฑ์ตรวจ

ตรวจรูปของตัวเองทีละข้อ ได้ครบสี่ข้อถือว่าผ่าน

  • A′A' อยู่ที่ (1,1)(1, 1) จุดเดียวกับ AA เพราะ AA เป็นจุดหมุน
  • B′B' อยู่ที่ (1,−2)(1, -2) เพราะจาก AA ไป BB คือขวา 33 หมุนตามเข็มนาฬิกา 90∘90^\circ กลายเป็นลง 33
  • C′C' อยู่ที่ (3,−2)(3, -2) เพราะจาก AA ไป CC คือขวา 33 ขึ้น 22 หมุนแล้วกลายเป็นลง 33 ขวา 22
  • ABAB ยาว 33 ในแนวนอน และ A′B′A'B' ยาว 33 ในแนวตั้ง ภาพมีขนาดเท่ารูปต้นแบบและไม่กลับด้าน