平面几何
一顶纸帐篷,怎样引出一个平角
从屋顶变尖的疑问出发,用一条平行线把三个角放在一起。
帐篷变尖了,三个角会一起变小吗?
把一张纸折成帐篷,再把它折得更高、更尖。顶上的角变小了,底下的两个角却张得更开。我们想知道:形状一直变,三个角之间有没有一个不变的关系?
先别拿量角器。能不能把分散在三个顶点的角,放到同一个地方比较?
一条辅助线,把底角带到顶上
先把纸帐篷的截面画成平面三角形:底下两个角叫 α、β,顶角叫 γ。经过顶点,画一条与底边平行的直线。
左边斜边穿过这两条平行线,顶点左侧得到一个与 α 相等的内错角;右边斜边同样把 β 带到了顶点右侧。两组角用相同颜色标出。
现在看辅助线下方:α、γ、β 首尾相接,刚好铺满一个平角。三角形的形状可以改变,这条拼接关系仍然成立。
三个角,原来排在一条直线上
α + γ + β = 180°
在平面几何中,三角形内角和等于一个平角。计算题里的“用 180° 去减”,就来自这条平行线的推导。
那 360° 是从哪里来的?
想象笔尖沿三角形的边走一圈。笔尖在拐角处改变朝向,累计转过一整圈,也就是 360°。这里数的是转向的外角。
三角形里面的角,与相邻的转向外角合成 180°。因此还可以核对:三个内角的和 = 3 × 180° − 360° = 180°。把“转了多少”与“里面的角有多大”分清,360° 这个错误就有了来处。
换一个形状,理由还在吗?
一个三角形的两个角是 47° 和 68°。第三个角多大?请同时解释,你为什么可以这样算。
查看一种解法
180° − 47° − 68° = 65°。因为可以把两个已知角移到顶点两侧,三个角合成平角,所以第三个角就是平角中剩下的部分。
另一个三角形的顶角是 40°,两个底角相等。每个底角是多少?
查看一种解法
两个底角合计 180° − 40° = 140°,平分后各是 70°。改变的是三个角各自的大小,保持的是总和。
延伸阅读
Euclid · Elements I.32正文、例句和图示为原创学习示例。
下载图解把这个方法,用到自己的问题里。
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