สรุปเนื้อหาคณิตม.3 เรื่องความคล้าย

น้อง ๆ หลายคนอาจเคยได้ยินคำว่า “ความคล้าย” กันมาบ้างแล้วในชีวิตประจำวัน แต่พอขึ้น ม.3 ก็จะเห็นว่ามีบทเรียนเรื่องความคล้ายอยู่ในเนื้อหาคณิต ม.3 ด้วย สงสัยกันมั้ยว่าในทางคณิตศาสตร์นั้น ความคล้ายคืออะไร ?

 วันนี้พี่ก็เลยจะมาสรุปเรื่อง ความคล้าย ม.3 เพื่อให้น้อง ๆ ที่กำลังเรียนอยู่ชั้น ม.3 ได้เข้าใจเรื่องนี้มากขึ้น แต่ใครที่กำลังเรียนอยู่ชั้น ม.2 เตรียมตัวขึ้น ม.3 ก็มาทำความเข้าใจไปพร้อมกันได้น้าา

ถ้าน้อง ๆ ลองดูสิ่งของรอบตัว ก็จะเจอว่ามีสิ่งของเครื่องใช้หลายอย่างที่มีรูปร่างคล้ายกัน แต่ต่างกันที่ขนาด เช่น ทีวี กล่องเก็บอาหาร แก้วน้ำ ตุ๊กตาแม่ลูกดกหรือมาโตรชก้า เป็นต้น เราจะเรียกสิ่งของที่มีรูปร่างคล้ายกันเหล่านี้ว่าเป็นสิ่งของที่คล้ายกัน

ซึ่งในบทเรียนนี้ไม่ได้กล่าวถึงเพียงรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกันเท่านั้น สังเกตได้จากชื่อบทเลย เพราะชื่อบทไม่ได้พูดแค่ว่าเป็นบทเกี่ยวกับรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน แต่พูดมาเป็นคำกว้าง ๆ คือ “ความคล้าย” ดังนั้นในบทนี้กล่าวถึงรูปเรขาคณิตที่มีรูปร่างคล้ายกันด้วยเช่นกันนะ ให้น้อง ๆ ลองพิจารณารูปของรูปเรขาคณิตต่อไปนี้

ตัวอย่างที่ 1 พิจารณารูปเรขาคณิตที่คล้ายกัน

ตัวอย่างความคล้าย พิจารณารูปวงกลมที่คล้ายกัน

จะเห็นว่ารูป A, B และ E เป็นรูปวงกลมที่มีขนาดต่างกัน แต่รูป C และ D เป็นรูปวงรี ซึ่งมีรูปร่างและขนาดต่างกัน

ตัวอย่างความคล้าย พิจารณารูปเรขาคณิตที่คล้ายกัน

จะเห็นว่ารูป B, C และ E เป็นรูปห้าเหลี่ยมที่มีลักษณะคล้ายกัน แต่มีขนาดต่างกัน แต่รูป A และ D เป็นรูปห้าเหลี่ยมที่มีรูปร่างและขนาดต่างกัน ดังนั้น รูป B, C  และ E เป็นรูปเรขาคณิตที่คล้ายกัน

เราจึงสรุปได้ว่า รูปเรขาคณิตสองรูปเป็นรูปที่คล้ายกัน เมื่อรูปเรขาคณิตทั้งสองนั้นมีรูปร่างเหมือนกัน โดยรูปเรขาคณิตที่คล้ายกันอาจมีขนาดเท่ากันหรือแตกต่างกันก็ได้

สัญลักษณ์

รูปเรขาคณิต A และรูปเรขาคณิต B เป็นรูปที่คล้ายกัน จะเขียนแทนว่า รูปเรขาคณิต A  \sim รูปเรขาคณิต B

สมบัติของความคล้าย

  • สมบัติสะท้อน:
    รูปเรขาคณิต A \sim รูปเรขาคณิต A
  • สมบัติสมมาตร:
    ถ้ารูปเรขาคณิต A \sim รูปเรขาคณิต B
    แล้วรูปเรขาคณิต B \sim รูปเรขาคณิต A
  • สมบัติถ่ายทอด:
    ถ้ารูปเรขาคณิต A \sim รูปเรขาคณิต B
    และรูปเรขาคณิต B \sim รูปเรขาคณิต C
    แล้วรูปเรขาคณิต A \sim รูปเรขาคณิต C

บทนิยาม
รูปหลายเหลี่ยมสองรูปคล้ายกัน ก็ต่อเมื่อ รูปหลายเหลี่ยมสองรูปนั้นมี
1. ขนาดของมุมเท่ากันเป็นคู่ ๆ ทุกคู่ 
และ 
2. อัตราส่วนของความยาวของด้านคู่ที่สมนัยกันทุกคู่เป็นอัตราส่วนที่เท่ากัน

สมบัตรของความคล้าย

ถ้าน้อง ๆ ต้องการเขียนว่ารูปห้าเหลี่ยมทั้งสองคล้ายกัน ให้น้อง ๆ เขียนโดยเรียงลำดับมุมคู่ที่สมนัยกันแล้วเรียงลำดับไปยังมุมที่อยู่ติดกัน (ในทิศทวนหรือตามเข็มนาฬิกาก็ได้

จากรูปเราพอจะเห็นว่า \hat{A}=\hat{P},\ \hat{B}=\hat{Q},\ \hat{C}=\hat{R},\ \hat{D}=\hat{S} และ \hat{E}=\hat{T}  

เราจะได้ว่ามุมแต่ละคู่ที่มีขนาดเท่ากันเหล่านั้นคือมุมคู่ที่สมนัยกัน 

ดังนั้น เราจะเขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า รูป ABCDE  \sim รูป PQRST  

เราจะไม่นิยมเขียนเรียงแบบอื่นที่มุมคู่สมนัยกันอยู่ไม่ตรงกันน้า

ตัวอย่างที่ 2  รูปสี่เหลี่ยมที่กำหนดให้ เป็นรูปสี่เหลี่ยมที่คล้ายกันหรือไม่ เพราะเหตุใด

ตัวอย่างโจทย์ความคล้าย รูปสี่เหลี่ยมที่คล้ายกัน

แนวคิด ใช้บทนิยามทั้ง 2 ข้อมาตรวจสอบว่ารูปสี่เหลี่ยมทั้งสองคล้ายกันหรือไม่
วิธีทำ จากรูป น้อง ๆ จะเห็นว่ารูปสี่เหลี่ยมทั้งสองรูป เป็นรูปสี่เหลี่ยมที่มีมุมฉากทั้งหมดเลย 
ดังนั้น มุมของรูปสี่เหลี่ยมทั้งสองรูปจะเท่ากันเป็นคู่ ๆ ทุกคู่
พิจารณาอัตราส่วนของความยาวด้านคู่ที่สมนัยกัน 

จะได้ว่า \frac{AB}{WX}=\frac{BC}{XY}=\frac{CD}{YZ}=\frac{DA}{ZW}=\frac{5}{7}
ดังนั้น \square  ABCD  \sim \square  WXYZ

รูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน

จากที่เรารู้จักรูปหลายเหลี่ยมที่คล้ายกันในหัวข้อก่อนหน้า นั่นยังไม่ใช่หัวข้อหลักเลยน้าา หัวข้อหลักของบทความคล้ายอยู่ที่หัวข้อนี้เลย นั่นคือเรื่อง “รูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน” ข้อสอบก็จะออกเกี่ยวกับหัวข้อนี้เป็นหลัก แถมยังออกสอบเยอะกว่าหัวข้ออื่นมาก ๆ อีกด้วยน้า

ซึ่งในหัวข้อนี้เราจะนำบทนิยามของรูปหลายเหลี่ยมที่คล้ายกันมาช่วยพิจารณาความคล้ายกันของรูปสามเหลี่ยมด้วยนะ เป็นตามตัวอย่างต่อไปนี้เลย

พิจารณารูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน

จากบทนิยามของรูปหลายเหลี่ยมที่คล้ายกัน \Delta ABC\sim\Delta PQR ก็ต่อเมื่อ

1. \hat{A}=\hat{P},\ \hat{B}=\hat{Q}\ และ \hat{C}=\hat{R}  

นั่นคือ ขนาดของมุมเท่ากันเป็นคู่  ทุกคู่  
และ
2. \frac{AB}{PQ}=\frac{BC}{QR}=\frac{CA}{RP}   

นั่นคือ อัตราส่วนของความยาวของด้านคู่ที่สมนัยกันทุกคู่เป็นอัตราส่วนที่เท่ากัน

หลักการพิจารณารูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน

น้อง ๆ บางคนอาจสงสัยว่าแล้วเราต้องพิจารณาทั้งสองข้อตามบทนิยามของรูปหลายเหลี่ยมที่คล้ายกันเลยไหม เพื่อที่จะสรุปว่ารูปสามเหลี่ยมที่เรากำลังพิจารณาอยู่มันคล้ายกันหรือไม่ เวลาเราแก้โจทย์เรามักจะไม่พิจารณาตามบทนิยามจนครบทั้งสองข้อแล้วค่อยสรุปคำตอบนะ เพราะโดยทั่วไป ถ้ารูปสามเหลี่ยมสองรูปมีขนาดของมุมเท่ากันเป็นคู่ ๆ สามคู่ แล้วอัตราส่วนของความยาวของด้าน คู่ที่สมนัยกันทั้งสามคู่จะเท่ากันตามไปด้วย 

นั่นคือ แค่เราพิจารณารูปสามเหลี่ยมสองรูปว่ามีขนาดของมุมเท่ากันเป็นคู่ ๆ สามคู่ ก็เป็นเงื่อนไขที่เพียงพอแล้วที่จะทำให้สรุปได้ว่า รูปสามเหลี่ยมสองรูปนั้นเป็นรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน โดยที่เราไม่จำเป็นต้องตรวจสอบอัตราส่วนของความยาวของด้านคู่ที่สมนัยกันเหมือนรูปหลายเหลี่ยมอื่น ๆ ในทางคณิตศาสตร์ได้ให้บทนิยามของรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน ดังนี้

บทนิยาม รูปสามเหลี่ยมสองรูปคล้ายกัน ก็ต่อเมื่อ รูปสามเหลี่ยมสองรูปนั้น มีขนาดของมุมเท่ากันเป็นคู่ ๆ สามคู่

ตัวอย่างที่ 3 รูปสามเหลี่ยมที่กำหนดให้ เป็นรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกันหรือไม่ เพราะเหตุใด

โจทย์ความคล้าย รูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน

พิจารณาโดยใช้บทนิยามข้างต้น จะได้ว่า \Delta RAT  \sim\Delta DOG  เพราะ มีมุมที่มีขนาดเท่ากันเป็นคู่ ๆ สามคู่
คือ \hat{R}=\hat{D} , \ \hat{A} = \hat{O}\ และ \hat{T} = \hat{G}

นอกจากบทนิยามข้างต้น ที่กล่าวถึงการที่สามเหลี่ยมจะเป็นสามเหลี่ยมคล้ายได้ถ้าเราพิจารณาแล้วพบว่ามีมุมเท่ากันป็นคู่ ๆ ทั้งสามคู่แล้ว ยังมีทฤษฎีบทต่อไปนี้ ที่กล่าวถึงอัตราส่วนของด้านคู่ที่สมนัยกันอีกด้วย นั่นคือ

ทฤษฎีบท ถ้าอัตราส่วนของความยาวของด้านคู่ที่สมนัยกันทุกคู่ของรูปสามเหลี่ยมสองรูปเป็นอัตราส่วนที่เท่ากันแล้วรูปสามเหลี่ยมสองรูปนั้นเป็นรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน

ตัวอย่างที่ 4 รูปสามเหลี่ยมที่กำหนดให้ต่อไปนี้ เป็นรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกันหรือไม่ เพราะเหตุใด

ตัวอย่างทฤษฎีบทความคล้าย รูปสามเหลี่ยม

พิจารณาโดยใช้ทฤษฎีบทข้างต้น จะได้ว่า
  \frac{AC}{EH}=\frac{8}{16}=\frac{1}{2}

\frac{CT}{HN}=\frac{13}{26}=\frac{1}{2}

\frac{TA}{NE}=\frac{10}{20}=\frac{1}{2}

ดังนั้น \Delta CAT  \sim\Delta HEN

จากบทนิยามและทฤษฎีบทเกี่ยวกับรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน และจากตัวอย่างที่ 3 และ 4 ที่ผ่านมา จะเห็นว่า เราสามารถใช้เพียงบทนิยาม หรือใช้เพียงทฤษฎีบทเพียงอย่างเดียวเพื่อตรวจสอบรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกันได้

ดังนั้นต่อจากนี้ ถ้าน้อง ๆ จะทำโจทย์ในบทนี้ต่อไป ให้ใช้เพียงเงื่อนไขเดียว จากสองเงื่อนไขเพื่อพิจารณาได้ว่ารูปสามเหลี่ยมที่โจทย์กำหนดให้คล้ายกันหรือไม่ก็เพียงพอแล้วนะ ซึ่งเงื่อนไขที่น้อง ๆ สามารถเลือกใช้เพื่อตรวจสอบได้ คือ

1. รูปสามเหลี่ยมทั้งสองรูปมีขนาดของมุมเท่ากันเป็นคู่ๆ ทั้งสามคู่
หรือ
2. อัตราส่วนของความยาวด้านของคู่ที่สมนัยกันทุกคู่ เป็นอัตราส่วนที่เท่ากัน

ถึงตรงนี้พี่คิดว่าน้อง ๆ น่าจะเข้าใจเกี่ยวกับรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกันแล้ว เรานำความรู้ที่ได้ในหัวข้อก่อนหน้านี้มาแก้โจทย์ในตัวอย่างต่อไปนี้กัน แต่ขอเตือนน้อง ๆ น้าา ว่าทุกครั้ง ก่อนที่เราจะใช้เงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งในการแก้ปัญหาโจทย์ปัญหาเกี่ยวกับรูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกัน เราต้องตรวจสอบก่อนเสมอว่ารูปสามเหลี่ยมสองรูปนั้นคล้ายกันใช่ไหมนะ
ถ้ารูปสามเหลี่ยมสองรูปนั้นไม่คล้ายกัน ก็จะไม่สามารถใช้เงื่อนไขเกี่ยวกับอัตราส่วนของความยาวด้าน หรือเงื่อนไขเกี่ยวกับมุมคู่ที่สมนัยกันได้เลย

ตัวอย่างที่ 5 จงหาค่าของ x และ y

ตัวอย่างการแจ้โจทย์ปัญหาเกี่ยวความคล้าย

วิธีทำ
ขั้นตอนที่ 1 จะแสดงว่า \Delta ABC\sim\Delta PQR
จากรูป จะได้ว่า \hat{A}=\hat{P} และ \hat{B}=\hat{Q}=90^{\circ}
พิจารณา \hat{C}=180^{\circ}-(\hat{B}+\hat{A})=180^{\circ}-(90^{\circ}+\hat{A})=90^{\circ}-\hat{A}
\hat{R}=180^{\circ}-(\hat{Q}+\hat{P})=180^{\circ}-(90^{\circ}+\hat{A})=90^{\circ}-\hat{A}
จะได้ว่า \hat{C}=\hat{R}
ดังนั้น \Delta ABC\sim\Delta PQR

ขั้นตอนที่ 2 หาค่าของ x และ y
จะได้ว่า \frac{AB}{PQ}=\frac{BC}{QR}
\frac{x}{8}=\frac{12}{6}
x=(\frac{12}{6})(8)=16

จะได้ว่า \frac{PR}{AC}=\frac{QR}{BC}
\frac{y}{20}=\frac{6}{12}
x=(\frac{6}{12})(20)=10
ดังนั้น x=16 และ y=10

ข้อสังเกต จากตัวอย่างที่ 5 เมื่อรูปสามเหลี่ยมสองรูปใด ๆ มีมุมที่มีขนาดเท่ากันสองคู่ มุมที่เหลืออยู่จะกางเท่ากันเสมอ

ดังนั้นเมื่อน้องทำโจทย์ในบทนี้ เมื่อน้อง ๆ เจอรูปสามเหลี่ยมที่มีมุมขนาดเท่ากันเป็นคู่ ๆ เพียงสองคู่ ก็สามารถสรุปได้เลยว่ารูปสามเหลี่ยมสองรูปนั้นคล้ายกันนะ

โจทย์ปัญหาเกี่ยวกับรูปสามเหลี่ยม

น้อง ๆ อาจสังเกตว่าในแทบจะทุกบทของเนื้อหาคณิตม.ต้นจะต้องปิดท้ายด้วยหัวข้อโจทย์ปัญหาเสมอเลยใช่ไหม ในบทนี้ก็เช่นกันนะ เราสามารถนำความรู้เรื่องรูปสามเหลี่ยมคล้ายกันไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้นะ พี่แนะนำว่าให้น้อง ๆ ลองถอดข้อความที่โจทย์กำหนดให้มาเป็นแผนภาพก่อน แล้วหารูปสามเหลี่ยมที่คล้ายกันให้เจอ ก็จะโจทย์ปัญหาได้แล้วนะ สังเกตได้จากตัวอย่างต่อไปนี้เลย

ตัวอย่างที่ 6

จุ๋มไปเที่ยวสวนสัตว์แห่งหนึ่งและได้พกเอาตลับเมตรไปด้วย จุ๋มต้องการวัดส่วนสูงของยีราฟด้วยการใช้เงา โดยจุ๋มยืนอยู่ตรงเงาของปลายหัวของยีราฟพอดี จุ๋มวัดเงาของยีราฟได้ยาว 8 เมตร จุ๋มวัดเงาของตัวเองได้ยาว 3.4 เมตร ถ้าจุ๋มสูง 170 เซนติเมตร แล้วยีราฟจะสูงเท่าใด

ตัวอย่างโจทย์ปัญญหาเกี่ยวกับสามเหลี่ยม ความคล้าย

วิธีทำ 
กำหนดให้ยีราฟสูงเท่ากับ CB = x เมตร
AB แทนความยาวของเงาของยีราฟ คือ 8 เมตร
DE แทนความสูงของจุ๋ม คือ 1.7 เมตร
AE แทนความยาวของเงาของจุ๋ม คือ 3.4 เมตร

การเขียนแผนภาพโจทย์ปัญหาเกี่ยวกับสามเหลี่ยม ความคล้าย

พิจารณา \Delta ABC  และ \Delta AED  

จะได้ว่า  \hat{A}=\hat{A} เนื่องจากเป็นมุมร่วมและ \hat{B}=\hat{E} = 90 ^{\circ}  

จากข้อสังเกต จะได้ว่า \hat{C}=\hat{D}

ดังนั้น \Delta ABC \sim\Delta AED จะได้ว่า \frac{AB}{AE}=\frac{BC}{ED}  

\frac{8}{3.4}=\frac{x}{1.7}  

x=(\frac{8}{3.4}) (1.7)=4

ดังนั้น ยีราฟสูง 4 เมตร

จะเห็นได้ว่าความคล้ายในคณิตศาสตร์ ไม่ใช่การมองด้วยสายตาแล้วบอกสิ่งหนึ่งคล้ายสิ่งหนึ่ง แต่จะต้องมีการพิสูจน์ว่ารูปเรขาคณิตที่เห็นนั้นคล้ายกันจริง ๆ หรือไม่ อ่านมาถึงตรงนี้คงมีหลายคนเริ่มกังวลว่าคณิต ม.3 จะยากเกินไปมั้ย T_T พี่ไม่อยากให้ทุกคนท้อหรือคิดว่ามันเป็นเรื่องยากถึงขนาดที่ว่าเราจะทำไม่ได้น้าาาา ลองทบทวนจุดที่ไม่เข้าใจก่อน หรือจะฝึกทำโจทย์เยอะ ๆ ก็ได้

ซึ่งสำหรับใครที่ลองฝึกเองแล้วก็ยังไม่เข้าใจ อยากได้ตัวช่วย พี่ก็มีคอร์สมาแนะนำด้วยน้า เป็นคอร์สคณิต ม.ต้น ของพี่เอง คอร์สนี้เหมาะสำหรับน้อง ๆ กำลังเรียนอยู่ ม.3 หรือ ม.2 ที่อยากเตรียมตัวล่วงหน้า โดยคอร์สนี้พี่พาเจาะ 11 บทในคณิตศาสตร์ ม.3 อิงตามหลักสูตร สสวท. เลย ซึ่งสามารถเลือกได้น้าว่าจะเรียนแค่เทอม 1, เทอม 2 หรือเรียนทั้ง 2 เทอม

นอกจากนี้พี่ยังทำโจทย์อีกที่ไล่ระดับตั้งแต่โจทย์ซ้อมมือไปจนถึงข้อสอบแข่งขัน แถมยังมี Quiz ทบทวนความเข้าใจของแต่ละบทให้ด้วยน้าา เรียนจบทบทวนดี ๆ เกรดปังแน่นอนนน ใครสนใจ คลิก ไปดูรายละเอียดกันได้เลยยย

ก่อนจะจากกันไปกับบทความ “ความคล้าย ม.3” ขอย้ำน้อง ๆ อีกครั้งว่าใครที่อยากได้โจทย์ไว้ฝึกทำให้คล่อง สามารถดาวน์โหลดแบบฝึกหัดความคล้าย ม.3 มาฝึกทำกันได้เลยยย พี่ตั้งใจเอามาฝากเพราะอยากให้น้อง ๆ เข้าใจเนื้อหามากขึ้น สู้ ๆ น้าา พี่เป็นกำลังใจให้ทุกคนนน > <

คอร์สเรียน แนะนำ

บทความ แนะนำ

บทความ แนะนำ

สรุปเนื้อหาคณิตม.3 เรื่องการแยกตัวประกอบของพหุนามที่มีดีกรีสูงกว่าสอง
สรุป แยกตัวประกอบพหุนามที่มีดีกรีสูงกว่าสอง ม.3 พร้อมโจทย์+เฉลย
สรุปเนื้อหาคณิตม.3 อสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สรุป อสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว ม.3 พร้อมแจกโจทย์และเฉลย
สรุปเนื้อหาคณิตม.3 เรื่องสมการกำลังสองตัวแปรเดียว
สรุป สมการกำลังสองตัวแปรเดียว ม.3 พร้อมแจกโจทย์ฟรี !!
สรุปเนื้อหาคณิต ม.3 เรื่อง สถิติ (แผนภาพกล่อง)
สถิติ ม.3 สรุปเนื้อหาคณิตม.ต้นหลักสูตรใหม่ พร้อมแจกโจทย์ให้ลองทำ !
สรุปเนื้อหาคณิตศาสตร์ ม.3 เรื่อง พาราโบลา (กราฟฟังก์ชันกำลังสอง)
สรุป พาราโบลา (ฟังก์ชันกำลังสอง) ม.3 พร้อมแจกสูตรและโจทย์ฟรี
สรุปเนื้อหาคณิตม.3 เรื่องวงกลม
สรุป วงกลม ม.3 ทฤษฎีบทวงกลม พร้อมแจกแบบฝึกหัดฟรี !
สรุปเนื้อตรีโกณมิติ ม.3 พร้อมโจทย์และวิธีการทำ
ตรีโกณมิติ ม.3 สรุปเนื้อหาพร้อมโจทย์แบบจัดเต็ม จบในที่เดียว !

สำหรับน้อง ๆ ที่สนใจสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม ได้ที่ 

Line : @smartmathpronews  รวมถึงข่าวสารต่าง ๆ อัปเดตอย่างเรียลไทม์

FB : Pan SmartMathPro ติวคณิต By พี่ปั้น 

IG : pan_smartmathpro

Twitter : @PanSmartMathPro 

Tiktok : @pan_smartmathpro

Share