บทที่ 2
เอกสารที่เกี่ยวข้อง
โครงงานคณิตศาสตร์ประเภทบูรณาการ เรื่องเลอค่าลวดลายเชียงแสนหงส์ดำจากเมทริกซ์
ด้วยโปรแกรม Microsoft Excel เป็นการศึกษาข้อมูลจากหนังสือวิชาคณิตศาสตร์และข้อมูล
อินเตอร์เน็ต ดังต่อไปนี้
2.1 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเมทริกซ์ (Matrix)
2.2 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการมอดูโล (Modulo)
2.3 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโปรแกรม Microsoft Excel
2.4 ลายเชียงแสนหงส์ดำ
2.5 การเผยแพร่ลวดลาย
2.6 กำไรและขาดทุน
2.7 โครงงานที่เกี่ยวข้อง
2.1 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเมทริกซ์
บทนิยาม 1 เมทริกซ์
ให้ m และ n เป็นจำนวนเต็มบวก ชุดของจำนวนจริง m x n จำนวน ซึ่งเขียนเรียงกันในรูป
เมทริกซ์ (Matrix) คือ กลุ่มของจำนวนที่เรียงเป็นรูปสี่เหลี่ยมมุมฉาก โดยที่แต่ละแถว
มีจำนวนเท่า ๆ กัน และอยู่ภายในเครื่องหมาย [ ]
11 12 1n
21 22 2n
m1 m2 mn
mxn
a a … a
a a … a
A =
a a … a
เรียกว่า เมทริกซ์ (Matrix) ชุดของสมาชิกในแนวนอนเรียกว่า แถว (Row) ของเมทริกซ์
ซึ่งมีทั้งหมด m แถว ชุดของสมาชิกที่เขียนในแนวตั้งเรียกว่า หลัก (Column) ของเมทริกซ์
แถวที่ 2
แถวที่ m
หลักที่ 1 หลักที่ 2 หลักที่ n
แถวที่ 1
13.
5
ซึ่งมีทั้งหมด n หลักเรียก aij ว่าเป็นสมาชิก (entry) ในแถวที่ i หลักที่ j ของเมทริกซ์ ถ้าเมทริกซ์
มี m แถว n หลักจะเรียก m x n ว่า ขนาด(size) หรือ มิติ (dimention) ของเมทริกซ์
บทนิยาม 2 เมทริกซ์ศูนย์
เมทริกซ์ที่มีขนาด m x n และสมาชิกทุกตำแหน่งเป็น 0 เรียกว่า เมทริกซ์ศูนย์
เขียนแทน ด้วย 0mxn หรือ 0mxnหรือ 0
บทนิยาม 3 เมทริกซ์เอกลักษณ์
สำหรับจำนวนเต็มบวก n ใด ๆ ให้ n
I เป็นเมทริกซ์ขนาด n x n ซึ่งมีสมาชิกในแถวที่ i และ
หลักที่ i สำหรับ ทุก {1,2,3,...,n}
i และสมาชิกในแถวที่ i และหลักที่ j เป็น 0 เมื่อ i ≠ j เรียก
n
I ว่า เมทริกซ์เอกลักษณ์ (identity matrix) ขนาด n x n
บทนิยาม 4 เมทริกซ์สลับเปลี่ยน
ให้ A = [ aij ]mxn ถ้า B = [ bij ]mxn โดยที่ bij = aij สำหรับทุก i {1,2,3,...,n}
และ
j {1,2,3,...,m}
แล้วจะเรียก B ว่า เมทริกซ์สลับเปลี่ยน (transpose of a matrix) ของ A
เขียนแทนด้วย At
2.2 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการมอดุโล (Modulo)
ในบทแรกของ Disquisitiones Arithmeticae เกาส์ได้ให้บทนิยามและสมบัติเบื้องต้นของ
คอนกรูเอนซ์ (congruence) และเขาได้ใช้สัญลักษณ์ “ ” แทนคอนกรูเอนซ์ของจำนวนเต็ม 2
จำนวน เนื่องจากสมบัติของคอนกรูเอนซ์และสมบัติการเท่ากันของจำนวนเต็มมีข้อคล้ายคลึงกันอย่าง
น่าอัศจรรย์
2.2.1 บทนิยามคอนกรูเอนซ์ (congruence)
ให้ n เป็นจำนวนเต็มบวก สำหรับจำนวนเต็ม a และ b เราจะกล่าวว่า a คอนกรูเอนซ์กับ b
มอดุโล n เขียนแทนด้วย a b(modn)
ก็ต่อเมื่อ n หาร a - b ลงตัว และถ้า n หาร a - b
ไม่ลงตัว เราจะกล่าวว่า a ไม่คอนกรูเอนซ์กับ b มอดุโล n ซึ่ง เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์
a b(modn)
ในที่นี้ เรียกจำนวนเต็มบวก n ว่า มอดุลัส (modulus)
2.2.2 สมบัติของคอนกรูเอนซ์
ทฤษฎีต่อไปนี้จะกล่าวเกี่ยวกับข้อคล้ายคลึงกันระหว่างการเท่ากันและการคอนกรูเอนซ์กัน
ของจำนวนเต็ม
ให้ n และ a,b,c,d,x,y จะได้ว่า
1. ถ้า a b(modn)
แล้ว b a(modn)
2. ถ้า a b(modn)
และ b c(modn)
แล้ว a c(modn)
14.
6
3. ถ้า ab(modn)
และ c d(modn)
แล้ว a + c b + d(modn)
และ
ac bd(modn)
4. ถ้า a b(modn)
แล้ว a + c b + c(modn)
และ ac bc(modn)
5. ถ้า a b(modn)
แล้ว k k
a b (modn)
สำหรับจำนวนเต็มบวก k
6. ถ้า a b(modn)
และ c d(modn)
แล้ว ax + cy bx + dy(modn)
7. ถ้า a b(modn)
และ d n โดยที่ d > 0 แล้ว a b(modn)
2.3 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโปรแกรม Microsoft Excel
2.3.1 ความหมายโปรแกรม Microsoft Excel
เป็นโปรแกรมหนึ่ง ที่จัดอยู่ในชุด Microsoft Office โปรแกรม MS Excel ซึ่ง เราเรียก
โปรแกรมในลักษณะนี้ว่าเป็น Spread Sheet มีจุดเด่นการคำนวณ หาผลลัพธ์ การสร้างกราฟ แผนภูมิ
ซึ่ง Excel ยังสามารถป้อน ข้อความ แทรกรูปภาพ และสัญลักษณ์พิเศษต่างๆของตัวเลข และการ
จัดการเกี่ยวกับตารางข้อมูลได้ การทำงานของโปรแกรม Microsoft Excel ใช้ตารางตามแนวนอน
(rows) และแนวตั้ง (columns) เรียกว่า เซลล์ (Cell) ในแผ่นงานหนึ่งๆ จะมี แถวทั้งหมด 1,048,576
แถว และ 16,384 คอลัมน์ โดยใช้ชื่อคอลัมน์เป็นตัวอักษรภาษาอังกฤษ ตั้งแต่ A จนถึง Z และ ต่อด้วย
AA จนถึง AZ, BA จนถึง BZ ไปจนถึง XFD
2.3.2 หลักการของโปรแกรม Microsoft Excel
ไฟล์ของ Excel เปรียบเสมือนหนังสือ 1 เล่ม ที่ประกอบไปด้วยหน้า หลาย ๆ หน้า
ไฟล์ของ Excel เรียกว่า เป็นสมุดงาน (Workbook) และในแต่ละหน้า เรียกว่า เป็นแผ่นงาน
(Worksheet) ในแต่ละแผ่นงานจะแบ่งออกเป็น ตาราง ซึ่งประกอบไปด้วย ช่องตาราง จำนวนมาก
ซึ่งเรียกว่า เซลล์ (Cell) เซลล์คือส่วนตัดกันของแถวและคอลัมน์ ในแผ่นงานหนึ่ง ๆ ของ Excel 2010
จะมีแถวทั้งหมด 1,048,576 แถวและ จะมีคอลัมน์ทั้งหมด จำนวน 16,384 คอลัมน์ โดยเรียงชื่อตาม
ตัวอักษรภาษาอังกฤษ ตั้งแต่A จนถึง Z และ ต่อด้วย AA จนถึง AZ, BA จนถึง BZ ไปจนถึง XFD
และในสมุดงานหนึ่ง ๆ จะมีแผ่นงานได้จำนวนมาก ขึ้นอยู่กับหน่วยความจำที่มีอยู่ในเครื่อง
คอมพิวเตอร์เครื่องนั้น ๆ ในแต่ละช่องตาราง หรือ Cell จะบรรจุข้อมูลต่าง ๆ สามารถพิมพ์ข้อมูลลง
ในช่องตาราง แต่ละช่อง เช่นพิมพ์ข้อความ พิมพ์ตัวเลข เป็นต้น เมื่อจะอ้างอิงถึงข้อมูล ก็อ้างอิงถึงช่อง
ตาราง โดยการระบุคอลัมน์และแถว เช่น B4 หมายถึง ช่องตารางที่ตรงกับ คอลัมน์ B และ แถวที่ 4
2.3.3 ส่วนประกอบของโปรแกรม Microsoft Excel
2.3.3.1 แถบชื่อเรื่อง (Title bar) เป็นส่วนบนของหน้าต่างซึ่งใช้ในการแสดงชื่อของโปรแกรม
และชื่อสมุดงาน
2.3.3.2 แถบเครื่องมือด่วน (Quick Access toolbar) เป็นแถบเครื่องมือที่รวมปุ่มคำสั่งที่
ต้องใช้บ่อย ๆ
28
ภาพประกอบ 30 พวงกุญแจลายเชียงแสนหงส์ดำ
4.3.1.2กระเป๋าผ้า ลวดลายเชียงแสนหงส์ดำที่ได้รับการตอบที่ดีที่สุดผ่านแบบฟอร์ม
Google Form นำมาใช้เป็นลวดลายบนกระเป๋าผ้า ใช้วิธีการสกรีน
ภาพประกอบ 31 ผลการแบบเลือกลวดลายผ่าน Google Form
ภาพประกอบ 32 กระเป๋าผ้าลายเชียงแสนหงส์ดำ
บทที่ 5
สรุปผล อภิปรายผลและข้อเสนอแนะ
5.1 สรุปผลการศึกษา
การดำเนินงานโครงงานเรื่อง เลอค่าลวดลายเชียงแสนหงส์ดำจากเมทริกซ์ ด้วยโปรแกรม
Microsoft Excel นี้สามารถสรุปผลการดำเนินงานตามวัตถุประสงค์ ดังนี้
5.1.1 เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ของลวดลายเชียงแสนหงส์ดำโดยใช้เมทริกซ์ (Matrix) และ
การมอดุโล (Modulo) ร่วมกับ โปรแกรม Microsoft Excel พบว่า
5.1.1.1 ลวดลายเชียงแสนหงส์ดำมีความสัมพันธ์ในเมทริกซ์ A ซึ่งกำหนดให้ i = แถว
j = หลัก และ ij
h เป็นตำแหน่งของเมทริกซ์ A ได้สมการ ดังนี้ A = [ H1 , H2 ,…. H77] = [ Hk ] โดยที่
ij k
h H
เมื่อ 1 ≤ k ≤ 77
5.1.1.2 เมื่อนำเมทริกซ์ A มาหาความสัมพันธ์ได้รูปแบบความสัมพันธ์ คือ At = [ Hk ]t =
B = [ Nl ] จะได้ B = [ N1 , N2 ,…. N77] = [ Nl ]โดยที่ ij l
n N
เมื่อ 1 ≤ l ≤ 77 จากนั้นนำ ij
n
ในเมทริกซ์ B บวกค่าเพิ่มอีก 2 แต่ละตำแหน่ง แล้วนำไป mod 2 ลงตัวจะเป็นสีขาว แต่ถ้า mod 2
ไม่ลงตัวจะเป็นสีม่วง คำสั่ง ={MOD(TRANSPOSE(A1:BY77),2)+INT(2)} ในโปรแกรม Microsoft
Excel จากสูตรคำสั่งโดยใช้โปรแกรม Microsoft Excel พบว่า การเปลี่ยนสีเกิดจากการกำหนดค่าใน
ขั้นตอนการดำเนินการมอดุโล และการหมุนลวดลายเกิดจากการดำเนินการทรานสโพส (Transpose)
ของเมทริกซ์
5.1.2 การประยุกต์สร้างลวดลายเชียงแสนหงส์ดำที่ได้จากความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์
พบว่า
5.1.2.1 เมทริกซ์ B เกิดจากใช้คำสั่ง ={MOD(TRANSPOSE(A1:BY77),2)+INT(2)}
ในโปรแกรม Microsoft Excel แล้วกำหนดค่าเปลี่ยนเลขที่ช่องเป็น 3 แล้วเลือกกำหนดการ
จัดรูปแบบของ... จากนั้นเลือกที่การเติมแล้วเปลี่ยนสีเป็นสีม่วงแล้วกดตกลงและทำซ้ำโดยเปลี่ยน
เป็นเลข 2 และใส่สีเป็นสีขาว
5.1.2.2 เมทริกซ์ C เกิดจากการนำเมทริกซ์ B ดำเนินการทรานสโพส (Transpose) คือ
Bt = [ Nl ]t = C = [ Mp ] จะได้ C = [ M1 , M2 ,…. M77] = [ Mp ]โดยที่ ij p
m M
เมื่อ 1 ≤ p ≤ 77
จากนั้นนำ ij
m ในเมทริกซ์ C บวกค่าเพิ่มอีก 2 แต่ละตำแหน่ง แล้วนำไป mod 2 ลงตัวจะเป็นสีขาว
แต่ถ้า mod 2 ไม่ลงตัวจะเป็นสีฟ้าจากเมทริกซ์ C ใช้ฟังก์ชันตัวกรองในโปรแกรม Microsoft Excel
41.
33
จากลวดลายต้นฉบับ แล้วกำหนดค่าเปลี่ยนเลขที่ช่องเป็น 5แล้วเลือกกำหนดการจัดรูปแบบของ...
จากนั้นเลือกที่การเติมแล้วเปลี่ยนสีเป็นสีฟ้าแล้วกดตกลงและทำซ้ำโดยเปลี่ยนเป็นเลข 4 และใส่สีเป็น
สีขาว
5.1.2.3 เมทริกซ์ D เกิดจากการนำเมทริกซ์ C ดำเนินการทรานสโพส (Transpose) คือ
Ct = [ Mp ]t = D = [ Qr ] จะได้ D = [ Q1 , Q2 ,…. Q77] = [ Qr ] โดยที่ ij r
q Q
เมื่อ 1 ≤ r ≤ 77
จากนั้นนำ ij
q ในเมทริกซ์ D บวกค่าเพิ่มอีก 2 แต่ละตำแหน่ง แล้วนำไป mod 2 ลงตัวจะเป็นสีขาว
แต่ถ้า mod 2 ไม่ลงตัว จะเป็นสีแดง นำสูตร ={MOD(TRANSPOSE(FD1:IB77),2)+INT(6)}
ใช้ในโปรแกรม Microsoft Excel แล้วกำหนดค่าเปลี่ยนเลขที่ช่องเป็น 7 แล้วเลือกกำหนดการ
จัดรูปแบบของ... จากนั้นเลือกที่การเติมแล้วเปลี่ยนสีเป็นสีแดงแล้วกดตกลงและทำซ้ำโดยเปลี่ยนเป็น
เลข 6 และใส่สีเป็นสีขาว
ภาพประกอบ 36 เมทริกซ์สร้างลวดลายเชียงแสนหงส์ดำด้วยโปรแกรม Microsoft Excel
จากการประยุกต์สร้างลวดลายเชียงแสนหงส์ดำ ผู้ศึกษาได้ค้นพบอยู่ 3 รูปแบบ ซึ่งเป็น
ต้นแบบดังกล่าว ทั้งนี้เนื่องจากเพื่อให้ยังคงเอกลักษณ์ของลวดลายเชียงแสนหงส์ดำแบบเดิม แต่การ
ได้ความสัมพันธ์เชิงคณิตศาสตร์แล้วใช้โปรแกรม Microsoft Excel จะช่วยให้การออกแบบลวดลาย
เชียงแสนหงส์ดำบนผลิตภัณฑ์ได้ง่ายขึ้น
5.1.3 เพื่อเผยแพร่ลวดลายเชียงแสนหงส์ดำอัตลักษณ์ของเชียงรายให้เป็นที่รู้จักอย่าง
แพร่หลาย
ลวดลายเชียงแสนหงส์ดำจากเมทริกซ์แล้วนำไปประยุกต์กับโปรแกรมอื่น ได้ผลิตภัณฑ์
คือ พวงกุญแจ และกระเป๋าผ้า อีกทั้งนำลวดลายไปเผยแพร่ผ่านช่องทางโซเชียลแอพพลิเคชั่น
Facebook เพจกลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ โรงเรียนเทศบาล 6 นครเชียงราย โดยยอดจำนวน
การกดไลค์และกดแชร์จำนวนไม่ต่ำกว่า 1,000 ครั้ง