1/7

Temel Geometri

Geometri, uzayı ve şekilleri inceleyen matematik dalıdır. Temel geometride nokta, doğru, düzlem, açı ve temel şekiller incelenir.

Açılar

Açı: Başlangıç noktaları aynı olan iki ışının birleşimine açı denir.
Dar Açı

0° < α < 90°

Dik Açı

α = 90°

Geniş Açı

90° < α < 180°

Doğru Açı

α = 180°

Doğru Açı Teoremi: Bir doğru üzerindeki açıların toplamı 180°'dir.
α + β = 180°

Üçgenler

Üçgen: Aynı doğru üzerinde olmayan üç noktayı birleştiren doğru parçalarının oluşturduğu kapalı şekildir.
A /\ / \ / \ /______\ B C
Üçgenin Temel Özellikleri:
  • İç açıları toplamı: 180°
  • Bir kenar uzunluğu diğer iki kenarın toplamından küçüktür
  • Bir dış açı kendisine komşu olmayan iki iç açının toplamına eşittir
Üçgen İç Açıları Toplamı İspatı:

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
Örnek:

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°

2/7

Çokgenler

Çokgen, düzlemde birbirinden farklı en az üç noktanın doğru parçalarıyla birleştirilmesiyle oluşan kapalı şekillerdir.

Çokgen Tanımı: n kenarlı bir çokgen (n-gon), n ≥ 3 olmak üzere, düzlemde A₁, A₂, ..., Aₙ noktaları ve A₁A₂, A₂A₃, ..., AₙA₁ doğru parçalarından oluşan kapalı şekildir.

Çokgen İç Açıları Toplamı

Çokgen İç Açıları Toplamı Teoremi: n kenarlı bir çokgenin iç açıları toplamı (n-2)·180°'dir.
Sₙ = (n - 2) · 180°
İspat: n kenarlı bir çokgenin bir köşesinden tüm diğer köşelere köşegenler çizelim. Bu şekilde (n-2) tane üçgen oluşur. Her üçgenin iç açıları toplamı 180° olduğundan, toplam iç açılar: (n-2)·180° olur.

Düzgün Çokgenler

Düzgün Çokgen: Tüm kenar uzunlukları ve tüm iç açıları eşit olan çokgenlere düzgün çokgen denir.
Düzgün çokgenin bir iç açısı: α = [(n-2)·180°] / n
Düzgün çokgenin bir dış açısı: β = 360° / n
Üçgen (n=3)

İç açı: 60°, Köşegen: 0

Kare (n=4)

İç açı: 90°, Köşegen: 2

Beşgen (n=5)

İç açı: 108°, Köşegen: 5

Altıgen (n=6)

İç açı: 120°, Köşegen: 9

Not: Bir n-genin köşegen sayısı: n(n-3)/2 formülü ile hesaplanır.
Örnek:

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°

3/7

Çember ve Daire

Çember, düzlemde sabit bir noktaya eşit uzaklıkta olan noktalar kümesidir. Daire ise çemberin iç bölgesidir.

Temel Terimler:
  • 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
Çember çevresi: C = 2πr = πd
Daire alanı: A = πr²

Çemberde Açılar

Merkez Açı

Köşesi çemberin merkezinde olan açıdır.

Gördüğü yayın ölçüsüne eşittir.

Çevre Açı

Köşesi çember üzerinde olan açıdır.

Gördüğü yayın ölçüsünün yarısına eşittir.

Teğet-Kiriş Açı

Bir teğet ile bir kiriş arasındaki açıdır.

Gördüğü yayın ölçüsünün yarısına eşittir.

Çevre Açı Teoremi: Bir çemberde aynı yayı gören çevre açılar eşittir ve bu yayı gören merkez açının yarısına eşittir.
α = β/2
(α: çevre açı, β: merkez açı)
Çevre Açı Teoremi İspatı:

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.

Örnek:

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

4/7

Katı Cisimler

Katı cisimler, üç boyutlu geometrik şekillerdir. Hacim ve yüzey alanı hesaplamaları yapılır.

Prizmalar

Prizma: İki paralel ve eş çokgensel bölge (taban) ve bunları birleştiren dikdörtgensel bölgelerden (yan yüzler) oluşan kapalı şekildir.
Prizma hacmi: V = Taban alanı × Yükseklik
Prizma yüzey alanı: A = 2 × Taban alanı + Yan yüzey alanı

Piramitler

Piramit: Tabanı çokgensel bölge ve yan yüzleri üçgensel bölge olan, tepe noktasında birleşen kapalı şekildir.
Piramit hacmi: V = (Taban alanı × Yükseklik) / 3

Küre

Küre: Uzayda sabit bir noktadan eşit uzaklıkta olan noktalar kümesidir.
Küre hacmi: V = (4/3)πr³
Küre yüzey alanı: A = 4πr²
Küre Hacim Formülü İspatı (Arşimet):

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)
Örnek:

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

5/7

Analitik Geometri

Analitik geometri, cebir ve geometriyi birleştirerek geometrik problemleri cebirsel yöntemlerle çözmeyi sağlar.

Koordinat Sistemi: Düzlemde dik kesişen iki sayı doğrusundan oluşur. Yatay eksen x-ekseni (apsis), dikey eksen y-ekseni (ordinat) olarak adlandırılır.
x
y

İki Nokta Arasındaki Uzaklık

A(x₁, y₁) ve B(x₂, y₂) noktaları arasındaki uzaklık: d = √[(x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)²]
Uzaklık Formülü İspatı:

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

Eğimi m olan ve (x₁, y₁) noktasından geçen doğrunun denklemi: y - y₁ = m(x - x₁)
İki noktadan geçen doğrunun denklemi: (y - y₁)/(y₂ - y₁) = (x - x₁)/(x₂ - x₁)

Çember Denklemi

Merkezi M(a, b) ve yarıçapı r olan çemberin denklemi: (x - a)² + (y - b)² = r²
Örnek:

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

6/7

Trigonometri

Trigonometri, üçgenlerin açıları ve kenarları arasındaki ilişkileri inceleyen matematik dalıdır.

Trigonometrik Oranlar (Dik Üçgende):
  • Sinüs: sinθ = Karşı dik kenar / Hipotenüs
  • Kosinüs: cosθ = Komşu dik kenar / Hipotenüs
  • Tanjant: tanθ = Karşı dik kenar / Komşu dik kenar
C /| / | h / | a / | / θ | A-----B b

ABC dik üçgeninde (∠B = 90°):

sinθ = a/h, cosθ = b/h, tanθ = a/b

Temel Trigonometrik Özdeşlikler

sin²θ + cos²θ = 1
tanθ = sinθ / cosθ
1 + tan²θ = sec²θ
sin²θ + cos²θ = 1 İspatı:

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

sin(x) Grafiği

Periyodu: 2π

Genliği: 1

[-1, 1] aralığında değer alır

cos(x) Grafiği

Periyodu: 2π

Genliği: 1

[-1, 1] aralığında değer alır

tan(x) Grafiği

Periyodu: π

Dikey asimptotları vardır

(-∞, ∞) aralığında değer alır

Örnek:

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

7/7

Vektörler

Vektör, büyüklük ve yönü olan matematiksel nesnelerdir. Fizikte kuvvet, hız, ivme gibi nicelikleri temsil etmek için kullanılır.

Vektör Tanımı: Yönlendirilmiş doğru parçasıdır. Büyüklük (magnitüd) ve yön ile karakterize edilir.

Vektör Gösterimleri

Geometrik Gösterim

Yönlü ok şeklinde çizilir.

Başlangıç noktası (kuyruk) ve bitiş noktası (baş) vardır.

Cebirsel Gösterim

ℝ²'de: v⃗ = (x, y) = xî + yĵ

ℝ³'de: v⃗ = (x, y, z) = xî + yĵ + zk̂

Vektör İşlemleri

Vektör toplama: u⃗ + v⃗ = (u₁+v₁, u₂+v₂, u₃+v₃)
Skaler çarpım: c·v⃗ = (cv₁, cv₂, cv₃)
İki vektörün nokta (skaler) çarpımı: u⃗·v⃗ = u₁v₁ + u₂v₂ + u₃v₃ = |u⃗||v⃗|cosθ
İki vektörün vektörel çarpımı (ℝ³'de): u⃗×v⃗ = (u₂v₃-u₃v₂, u₃v₁-u₁v₃, u₁v₂-u₂v₁)
Nokta Çarpım Formülü İspatı:

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

Lineer Bağımsızlık: v₁⃗, v₂⃗, ..., vₙ⃗ vektörleri, c₁v₁⃗ + c₂v₂⃗ + ... + cₙvₙ⃗ = 0 eşitliği yalnızca tüm cᵢ = 0 iken sağlanıyorsa lineer bağımsızdır.
Örnek:

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°