Temel Geometri
Geometri, uzayı ve şekilleri inceleyen matematik dalıdır. Temel geometride nokta, doğru, düzlem, açı ve temel şekiller incelenir.
Açılar
0° < α < 90°
α = 90°
90° < α < 180°
α = 180°
Üçgenler
- İç açıları toplamı: 180°
- Bir kenar uzunluğu diğer iki kenarın toplamından küçüktür
- Bir dış açı kendisine komşu olmayan iki iç açının toplamına eşittir
ABC üçgenini ele alalım. C köşesinden AB kenarına paralel bir doğru çizelim.
Paralel doğrular ve yöndeş açılar kuralına göre:
∠A = ∠ACD (iç ters açılar)
∠B = ∠BCE (yöndeş açılar)
ACB doğrusal olduğundan: ∠ACD + ∠ACB + ∠BCE = 180°
Yerine koyarsak: ∠A + ∠ACB + ∠B = 180°
Böylece üçgenin iç açıları toplamının 180° olduğu ispatlanır.
Dörtgenler
| Dörtgen Türü | Özellikler | Alan Formülü |
|---|---|---|
| Kare | Tüm kenarlar eşit, tüm açılar 90° | A = a² |
| Dikdörtgen | Karşılıklı kenarlar eşit, tüm açılar 90° | A = a·b |
| Paralelkenar | Karşılıklı kenarlar paralel ve eşit | A = a·h |
| Eşkenar Dörtgen | Tüm kenarlar eşit, karşılıklı açılar eşit | A = (d₁·d₂)/2 |
| Yamuk | En az iki kenar paralel | A = (a+c)·h/2 |
Bir üçgenin iki iç açısı 45° ve 60° ise üçüncü açıyı bulunuz.
Çözüm: Üçgen iç açıları toplamı 180° olduğundan:
45° + 60° + x = 180° ⇒ x = 180° - 105° = 75°
Sonuç: Üçüncü açı = 75°
Çokgenler
Çokgen, düzlemde birbirinden farklı en az üç noktanın doğru parçalarıyla birleştirilmesiyle oluşan kapalı şekillerdir.
Çokgen İç Açıları Toplamı
Düzgün Çokgenler
İç açı: 60°, Köşegen: 0
İç açı: 90°, Köşegen: 2
İç açı: 108°, Köşegen: 5
İç açı: 120°, Köşegen: 9
Bir düzgün onikigenin (12-gen) bir iç açısı kaç derecedir?
Çözüm: Düzgün çokgen bir iç açı formülü: α = [(n-2)·180°]/n
α = [(12-2)·180°]/12 = (10·180°)/12 = 1800°/12 = 150°
Sonuç: 150°
Çember ve Daire
Çember, düzlemde sabit bir noktaya eşit uzaklıkta olan noktalar kümesidir. Daire ise çemberin iç bölgesidir.
- Merkez: Çember üzerindeki tüm noktalara eşit uzaklıkta olan nokta
- Yarıçap (r): Merkez ile çember üzerindeki herhangi bir nokta arasındaki uzaklık
- Çap (d): Çemberin merkezinden geçen ve uçları çember üzerinde olan doğru parçası (d = 2r)
- Çevre: Çemberin sınırının uzunluğu
Çemberde Açılar
Köşesi çemberin merkezinde olan açıdır.
Gördüğü yayın ölçüsüne eşittir.
Köşesi çember üzerinde olan açıdır.
Gördüğü yayın ölçüsünün yarısına eşittir.
Bir teğet ile bir kiriş arasındaki açıdır.
Gördüğü yayın ölçüsünün yarısına eşittir.
O merkezli çemberde, A ve B noktaları arasındaki yayı gören çevre açı ACB olsun. Üç durum vardır:
1. AOB merkez açısının kenarlarından biri ACB açısının kenarıyla çakışıksa
2. AOB merkez açısı ACB çevre açısını içine alıyorsa
3. AOB merkez açısı ACB çevre açısını içine almıyorsa
Her durumda üçgenlerin iç açıları toplamı ve ikizkenar üçgen özellikleri kullanılarak ACB = AOB/2 olduğu gösterilebilir.
Yarıçapı 10 cm olan bir dairenin alanını ve çevresini bulunuz. (π ≈ 3.14)
Çözüm:
Çevre: C = 2πr = 2·3.14·10 = 62.8 cm
Alan: A = πr² = 3.14·10² = 3.14·100 = 314 cm²
Katı Cisimler
Katı cisimler, üç boyutlu geometrik şekillerdir. Hacim ve yüzey alanı hesaplamaları yapılır.
Prizmalar
Piramitler
Küre
Arşimet, bir kürenin hacminin, yarıçapı ve yüksekliği kürenin yarıçapına eşit olan bir silindirin hacminin 2/3'üne eşit olduğunu kanıtlamıştır.
Silindir hacmi: V_silindir = πr²·h = πr²·(2r) = 2πr³
Küre hacmi: V_küre = (2/3)·2πr³ = (4/3)πr³
| Katı Cisim | Hacim | Yüzey Alanı |
|---|---|---|
| Küp | V = a³ | A = 6a² |
| Dikdörtgenler Prizması | V = a·b·c | A = 2(ab+ac+bc) |
| Silindir | V = πr²h | A = 2πr(r+h) |
| Koni | V = (πr²h)/3 | A = πr(r+l) (l: yanal yüz yüksekliği) |
Taban yarıçapı 5 cm, yüksekliği 12 cm olan bir dik dairesel silindirin hacmini bulunuz. (π ≈ 3.14)
Çözüm: Silindir hacmi: V = πr²h = 3.14·5²·12 = 3.14·25·12 = 942 cm³
Analitik Geometri
Analitik geometri, cebir ve geometriyi birleştirerek geometrik problemleri cebirsel yöntemlerle çözmeyi sağlar.
İki Nokta Arasındaki Uzaklık
A(x₁, y₁) ve B(x₂, y₂) noktalarını ele alalım. Bu iki noktadan eksenlere paralel çizgiler çizerek bir dik üçgen oluşturalım.
Dik kenar uzunlukları: |x₂ - x₁| ve |y₂ - y₁|
Pisagor teoremine göre: d² = (x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)²
Dolayısıyla: d = √[(x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)²]
Doğru Denklemi
Çember Denklemi
A(2, 3) ve B(5, 7) noktaları arasındaki uzaklığı bulunuz.
Çözüm: Uzaklık formülü: d = √[(5-2)² + (7-3)²] = √[3² + 4²] = √[9+16] = √25 = 5
Sonuç: 5 birim
Trigonometri
Trigonometri, üçgenlerin açıları ve kenarları arasındaki ilişkileri inceleyen matematik dalıdır.
- Sinüs: sinθ = Karşı dik kenar / Hipotenüs
- Kosinüs: cosθ = Komşu dik kenar / Hipotenüs
- Tanjant: tanθ = Karşı dik kenar / Komşu dik kenar
ABC dik üçgeninde (∠B = 90°):
sinθ = a/h, cosθ = b/h, tanθ = a/b
Temel Trigonometrik Özdeşlikler
Birim çember üzerinde, merkezi orijinde ve yarıçapı 1 olan bir çember düşünelim.
Çember üzerindeki bir P(x, y) noktası için: x = cosθ, y = sinθ
Birim çember denklemi: x² + y² = 1
Yerine koyarsak: cos²θ + sin²θ = 1
Trigonometrik Fonksiyonların Grafikleri
Periyodu: 2π
Genliği: 1
[-1, 1] aralığında değer alır
Periyodu: 2π
Genliği: 1
[-1, 1] aralığında değer alır
Periyodu: π
Dikey asimptotları vardır
(-∞, ∞) aralığında değer alır
Bir dik üçgende hipotenüs 10 cm ve bir dar açı 30° ise, bu açının karşısındaki kenarın uzunluğunu bulunuz.
Çözüm: sin30° = Karşı kenar / Hipotenüs
sin30° = 1/2 olduğundan: 1/2 = Karşı kenar / 10
Karşı kenar = 10 × 1/2 = 5 cm
Vektörler
Vektör, büyüklük ve yönü olan matematiksel nesnelerdir. Fizikte kuvvet, hız, ivme gibi nicelikleri temsil etmek için kullanılır.
Vektör Gösterimleri
Yönlü ok şeklinde çizilir.
Başlangıç noktası (kuyruk) ve bitiş noktası (baş) vardır.
ℝ²'de: v⃗ = (x, y) = xî + yĵ
ℝ³'de: v⃗ = (x, y, z) = xî + yĵ + zk̂
Vektör İşlemleri
Kosinüs teoremini kullanarak:
u⃗, v⃗ ve u⃗-v⃗ vektörlerinden oluşan üçgeni ele alalım.
Kosinüs teoremine göre: |u⃗-v⃗|² = |u⃗|² + |v⃗|² - 2|u⃗||v⃗|cosθ
Diğer taraftan: |u⃗-v⃗|² = (u⃗-v⃗)·(u⃗-v⃗) = u⃗·u⃗ - 2u⃗·v⃗ + v⃗·v⃗ = |u⃗|² - 2u⃗·v⃗ + |v⃗|²
İki ifadeyi eşitlersek: |u⃗|² - 2u⃗·v⃗ + |v⃗|² = |u⃗|² + |v⃗|² - 2|u⃗||v⃗|cosθ
Sadeleştirirsek: -2u⃗·v⃗ = -2|u⃗||v⃗|cosθ ⇒ u⃗·v⃗ = |u⃗||v⃗|cosθ
Vektörlerin Lineer Bağımsızlığı
u⃗ = (3, 4) ve v⃗ = (1, -2) vektörlerinin nokta çarpımını bulunuz.
Çözüm: u⃗·v⃗ = (3)(1) + (4)(-2) = 3 - 8 = -5
Vektörlerin büyüklükleri: |u⃗| = √(3²+4²) = √25 = 5, |v⃗| = √(1²+(-2)²) = √5
cosθ = (u⃗·v⃗)/(|u⃗||v⃗|) = -5/(5√5) = -1/√5 ≈ -0.447
θ = arccos(-0.447) ≈ 116.6°