28.3 คอร์ดและระยะจากศูนย์กลาง
ต้องการตัดไม้ตรงพาดหน้าต่างวงกลมโดยไม่ผ่านศูนย์กลาง ถ้ารู้รัศมีและระยะจากศูนย์กลางถึงแนวไม้ จะคำนวณความยาวไม้ได้โดยไม่ต้องวัดปลายโค้งโดยตรงอย่างไร
เส้นตั้งฉากแบ่งคอร์ดครึ่งหนึ่ง
สมบัติ
เส้นจากศูนย์กลางที่ตั้งฉากกับคอร์ดจะแบ่งคอร์ดเป็นสองส่วนเท่ากัน และเส้นที่ผ่านศูนย์กลางกับจุดกึ่งกลางของคอร์ดที่ไม่ใช่เส้นผ่านศูนย์กลางจะตั้งฉากกับคอร์ดนั้น
ให้ M เป็นเท้าฉากจาก O ลงบนคอร์ด AB สามเหลี่ยม OMA กับ OMB เป็นสามเหลี่ยมมุมฉาก มี OA=OB เป็นรัศมีและ OM เป็นด้านร่วม จึงเท่ากันทุกประการแบบ ฉ.ด.ด. ได้ AM=MB เมื่อลากรัศมีถึงปลายคอร์ดจึงได้สามเหลี่ยมมุมฉากที่ใช้พีทาโกรัสได้ทันที
ตัวอย่าง 1
หน้าต่างวงกลมรัศมี 10 เซนติเมตร แนวไม้อยู่ห่างศูนย์กลางในแนวตั้งฉาก 6 เซนติเมตร ต้องใช้ไม้ยาวอย่างน้อยเท่าไรโดยไม่เผื่อส่วนยึด
- ให้ M เป็นเท้าฉาก และ A เป็นปลายคอร์ด ได้
- ครึ่งคอร์ด AM ยาว 8 เซนติเมตร
- คอร์ดเต็มยาว เซนติเมตร ต้องตอบความยาวเต็ม ไม่ใช่ครึ่งหนึ่ง
คอร์ดเท่ากันอยู่ห่างเท่ากัน
ในวงกลมเดียวกัน หรือวงกลมที่มีรัศมีเท่ากัน คอร์ดที่ยาวเท่ากันอยู่ห่างศูนย์กลางเท่ากัน และกลับกัน พิสูจน์ได้จากสามเหลี่ยมมุมฉากข้างต้น เมื่อรัศมีเท่ากันกับครึ่งคอร์ดเท่ากัน ด้านที่เหลือต้องเท่ากันด้วย ต้องมีเงื่อนไขรัศมีเท่ากัน ถ้าเป็นวงกลมคนละขนาดจะใช้ข้อสรุปนี้ไม่ได้
ตัวอย่าง 2
วงกลมรัศมี 13 มีคอร์ด AB และ CD ยาว 24 เท่ากัน คอร์ดทั้งสองอยู่ห่างศูนย์กลางเท่าไร
- ครึ่งคอร์ดยาว
- ระยะตั้งฉาก
- คอร์ดทั้งสองจึงอยู่ห่างศูนย์กลาง 5 หน่วย แม้จะอยู่คนละทิศ
คอร์ดที่ใกล้ศูนย์กลางยาวกว่า
จาก เมื่อ r คงที่ ถ้า OM ลดลง AM จะเพิ่มขึ้น คอร์ดจึงยาวขึ้น คอร์ดที่ผ่านศูนย์กลางมี OM เป็นศูนย์ จึงยาวที่สุดตามที่เรียนในหน้าแรก
ตัวอย่าง 3
วงกลมรัศมี 5 มีคอร์ดหนึ่งห่างศูนย์กลาง 3 และอีกคอร์ดห่าง 4 เปรียบเทียบความยาว
- คอร์ดแรกยาว
- คอร์ดที่สองยาว
- คอร์ดแรกใกล้ศูนย์กลางกว่าและยาวกว่าจริง 2 หน่วย
ลองคิดก่อน
ลากเส้นจาก O ไปจุดใดก็ได้บนคอร์ด แล้วถือว่าได้ครึ่งคอร์ดได้ไหม
ดูคำตอบ
ไม่ได้ ต้องลากตั้งฉาก หรือทราบก่อนว่าจุดนั้นเป็นจุดกึ่งกลาง การอยู่บนคอร์ดเพียงอย่างเดียวไม่ได้ทำให้สองส่วนเท่ากัน และยังใช้พีทาโกรัสไม่ได้หากไม่ทราบมุมฉาก
สรุป
- ตรวจมุมฉากก่อนใช้ความสัมพันธ์ระหว่างครึ่งคอร์ด รัศมี และระยะจากศูนย์กลาง
- หาครึ่งคอร์ดแล้วคูณสองเมื่อโจทย์ถามคอร์ดเต็ม
- เมื่อรัศมีเท่ากัน คอร์ดที่ใกล้ศูนย์กลางกว่ายาวกว่า