A
B a C
c b
a b
c a+b<c
a b
c a+b=c
a b
c a+b>c
a
c a+b>c b
c
b a
a b
c
a+b=c
在前面我們知道三角形是由三個邊及三個角所構成的,且三個角之和為 180 0 ,反過來我 們問,是否任意的三個線段都可以構成三角形?所以在此我們就來探討三角形的邊角關係吧!
假設三個線段其長度為
a
、b
、c
,假設c
為最長,利用尺規作圖,我們來看看以下三種 情況吧!【情況一】當
a+b<c
無法形成三角形!【情況二】當
a+b=c
無法形成三角形!【情況三】當
a
+b
>c
可以形成三角形!∴我們可以知道:三角形任意兩邊的和必須大於第三邊。
如右圖若三角形△ABC 中三邊長分別為 a、b、c,則:
(1) a+b>c (2)a+c>b (3)b+c>a
接著來看看任意兩邊的差的情況:
若任意兩邊的差大於第三邊,就無法形成三角形。
結論:三角形任意兩邊的差必須小於第三邊。
如右上圖若三角形△ABC 中三邊長分別為 a、b、c 則
(1)
a - b
<c (2)b - c
<a (3)c - a
<b 我們將上面兩個的結論合併為下面的定理。a
b c
A
B C
c
a b
A
B
C D 16
5
10 7
X
【定理】:給任一△ABC,如圖 a、b、c 為其三邊長,則任意一邊 c,必須在任意兩 邊的和(a+b)與任意兩邊的差(a-b)之間,即
a - b
< c < a+b【範例】下列何者可作為三角形的三邊長?
(A) 2,2,4 (B) 2,3,6 (C) 1,2,3 (D) 0.4,0.8,1.1
【解說】(A) ∵2+2 £ 4 ∴不可作為三角形的三邊長 (B) ∵2+3<6 ∴不可作為三角形的三邊長 (C) ∵1+2=3 ∴不可作為三角形的三邊長
(D) ∵0.4+0.8>1.1 ∴可作為三角形的三邊長 故選(D)
【範例】若 4、8、X 是三角形的三邊長,求 X 的範圍?
【解說】
8 4 -
< X < 8+4 ∴4 < X < 12【範例】如圖,四邊形ABCD中, AB =10、 BC =7、 CD =5、 AD =16,則:
(1)x的範圍為何?
(2)若x為正整數,那麼x的可能值為何?
【解說】 △ABC中,10-7<x<10+7 Þ 3<x<17……(1)
△ABD中,16-5<x<16+5 Þ 11<x<21……(2)
∵x需同時滿足(1)、(2) ∴11<x<17
∵x為正整數 ∴x的可能值為12、13、14、15、16
【範例】設三角形之三邊長是 2,4,
x - 1
,則x - 2
+x - 9
=?【解說】4-2 < x -1< 4+2, \2 < x -1 < 6
3 < x < 7 \
x - 2
+x - 9
= x -2+9- x =7A
B 7 C
10 5
1 2
A
B D C
A
B
C x
x M
東 北
60
0甲
乙 99m
三角形大邊對大角,大角對大邊
【定理】△ABC 中, AB 為最大邊,則其對應的∠C 為最大角。(如圖示)
【證明】右圖若△ABC 中, AB > AC ,則∠C>∠B。
取 AD = AC
Þ △ADC 為等腰三角形 Þ ∠1=∠2
∵∠1>∠B;∠C>∠2 ∴∠C>∠B
【定理】△ABC 中,∠A>∠C>∠B Þ BC 為最大邊。
【證明一】在△ABC 中,將∠C 分為兩個角,
其中∠x=∠B 且此角分線交 AB 於 M(如圖) 在△ACM 中,
Þ AC < AM + MC
= AM + MB (因為△MBC 為等腰三角形)
= AB
同理對於∠A>∠C,我們也可得到 BC > AB 因此 BC > AB > AC 。
【證明二】假設∠A>∠C,而 BC < AB
由上一個定理我們得知大邊對大角,
當 AB > BC 可得∠C>∠A (此與∠A>∠C 矛盾) 故可得大角也對大邊。
【範例】△ABC 中,若 AB =10 公分, BC =7 公分, CA =5 公分,則:
(A) ∠C>∠A>∠B (B) ∠B>∠A>∠C (C) ∠A>∠B>∠C (D) ∠A>∠C>∠B
【解說】∵ AB =10 公分> BC =7 公分> CA =5 公分
∴∠C>∠A>∠B 故選(A)
【範例】甲、乙兩人在同一水平面上溜冰,且乙在甲的正南方 99 公尺處。已知甲、乙 分別以東偏南 60 o 、正東方的方向直線滑行,而後剛好相遇,因而停止滑行。
問何者滑行的距離較長?長多少?
【解說】99×sec60 o =66 3 ;99×cot60 o =33 3
66 3 -33 3 =33 3 答:甲滑行的距離較長,長 33 3 公尺
距離 (公尺)
甲到乙 乙到丙 丙到甲 1.5 7.5
A(5,6)
B(7,1) C(2,2)
x y
【範例】如圖,甲、乙兩人在同一水平面上溜冰,且乙在甲的 正東方 200 公尺處。已知甲、乙分別以東偏北 70 o 、西偏北 60 o 的方向直線滑行,而後剛好相遇,因而停止滑行。對於兩 人滑行的距離,下列敘述何者正確?
(A) 乙滑行的距離較長 (B) 兩人滑行的距離一樣長
(C) 甲滑行的距離小於 200 公尺 (D) 乙滑行的距離小於 200 公尺
【解】大角對大邊
Q 70 o >60 o ,利用三角形中,大角對大邊的性質
\可知乙滑行的距離較長。 答案選(A)
【範例】如下圖,玲玲、淳淳、崇崇分別站在座標平面上 A( 5 , 6 )、B( 7 , -1 )、
C( -2 , -2 )三點上,兩手張開拉著繩子圍成
D
ABC,預備圍起來給媽媽種菜,請問:(1) AB 、 BC 、 CA 之長為何?(單位長:公尺)(2)三人之兩手所張角度哪 一個最大?
【解】(1) AB = ( 7 - 5 ) 2 + ( - 1 - 6 ) 2 = 4 + 49 = 53
BC =
( - 2 - 7 ) 2 + ( - 2 + 1 ) 2 = 81 + = 82 1CA =
( - 2 - 5 ) 2 + ( - 2 - 6 ) 2 = 49 + 64 = 113 (2)Q CA > BC > AB \Ð
B>Ð
A>Ð
C故淳淳兩手所張角度最大
【範例】小薰想在花園中,圍出一塊土地重玫瑰花,他以自己的位置為中心找出與他 等距的甲、乙、丙三點,並測量此三點間的距離,紀錄如右表。表中有部份 為水漬所弄髒,使得丙到甲的距離無法辨識。已知弄髒的部份為一整數,則 此數字可能是下列哪一個?
【解】由題意可知甲、乙、丙三點可圍成一個三角形乙丙
甲乙
乙丙 甲丙
甲乙
乙丙 - < < + 1.5 7.5 1.5
7.5 - < 甲丙 < + 9
6 < 甲丙 < \ 甲丙
可能= 7 、 8
60
o70
o 甲 乙200公尺
50
o60
o70
o甲
乙
A
B C
I
3 2
4 1
A(3,3)
B(5,12)
O x y
O x y
A
B
D
C
P P'
O B C D A
9
8
7 6
5
4
3
2
1 O x y
A
D C
P
B(5,12)
A(3,3)
(3,3)
【範例】
D
ABC 中, AB > BC > AC ,Ð
A、Ð
B 和Ð
C 的角平分線交於 I,若有甲、乙、丙三隻螞蟻分別由 A、B、C 三點同時出發,沿 AI 、 BI 、 CI 前進,且前進速 度相同,請問哪一隻螞蟻先到達 I 點?
【解】\ AB > BC Þ
Ð
BCA>Ð
BAC\
Ð
1>Ð
2 Þ IA > IC又Q BC > AC Þ
Ð
CAB>Ð
CBA\
Ð
3>Ð
4 Þ IB > IA\ IB > IA > IC Þ IC 最短
【範例】如下圖,A 點座標為( -3 , 3 ),B 點座標為( 5 , 12 ),
今欲在 x 軸上找一點 P,使 PA + PB 為最小值,則 (1)P 點座標為? (2) PA + PB 的最小值為?
【說明】 Þ PA + PB £
P' + B A P'
Q 中垂線上任一點到兩端點等距離。
\ PA = PC ,
P' = C A P'
在
D
BCP'中,因三角形兩邊和大於第三邊\ PA + PB = PC + PB = CB
A
P' + B P' = C P' + B P' > CB
Þ PA + PB £P' + B A P'
【解】(1)作 AC
^ x 軸於 D,
且 AD = CD
\C 點座標為( -3 , -3 )
通過 C、B 兩點的直線方程式為
y
=8 5 x +
8 21
令
y
=0 \ x =-5
7
\P(-5
7
, 0 ) (2) PA + PB 最小值= BC =
[
5 - ( - 3 )] [
2 + 12 - ( - 3 )]
2 =17【範例】下圖是一個 3×3 的正方形,求圖中
Ð
1+Ð
2+Ð
3+……+Ð
9=?【解】Q
D
OAB @D
DOC(SAS)\
Ð
9=Ð
COD,又Ð
OCD=90 0\ Ð 1+ Ð 9=90 0
同理 Ð 4+ Ð 8=90 0 , Ð 2+ Ð 6=90 0 又 Ð 3= Ð 5= Ð 7=45 0
\ Ð 1+
Ð
2+Ð
3+……+Ð
9=3×90 0 +3×45 0
=405 0
A B
P
Q R
D
G C F
E
A B
P
Q R D
C G
F E
4
5 1
2 3
A
B C
D
E F
A
B C
D
E F
大
大 小
A
B C
D 1 2
【範例】如右圖,
Ð
A+Ð
B+Ð
C+Ð
D+Ð
E+Ð
F+Ð
G=?【解】
Ð
A+Ð
B+Ð
C+Ð
D+Ð
E+Ð
F+Ð
G=(
Ð
1+Ð
2+Ð
3)+(Ð
4+Ð
5+Ð
F)=360 0 +180 0
=540 0
【範例】三角形的邊長為 2、4、 x -1,且 A=
x
2- x 4 + 4
+64 - 16 x + x
2 ,則 A?【解】Q 4-2< x -1<4+2
\2< x -1<6 3< x <7
\A=
x
2- x 4 + 4
+64 - 16 x + x
2= ( -
x
2 ) 2 + ( 8 -x
) 2 =x - 2 + 8 - x
= x -2+8- x =6三角形的樞紐定理
【定理】△ABC 與△DEF 中, AB = DE , AC = DF ,∠A>∠D,則 BC > EF
若兩個三角形有兩邊對應相等,但其夾角不相等,則夾角較大的三角形的第三邊大 於夾角較小的三角形的第三邊。
【範例】已知△ABC 與△DEF 中, AB = DE , AC = DF ,在下列空格填上>、=或<
(1)若∠A=∠D,則 BC ____ EF
(2)若∠A>∠D,則 BC ____ EF
【解說】 (1)根據 SAS 全等性質 ∴ BC = EF
(2)由樞紐定理 ∵∠A>∠D ∴ BC > EF
【範例】如右圖,△ABC 中, BD = CD ,且∠2>∠1,求 AB 與 AC 之關係。
【解說】在△ABD 與△ACD 中∵ AD = AD , BD = CD 且∠2>∠1 ∴ AB > AC (樞紐定理)
A
B C
D
A
B C
A
C
B D
【範例】如圖,△ABC 中, AB > AC , AD 為 BC 上中線則(1) Ð BDA 與 Ð CDA 誰大?
(2) Ð BAD 與 Ð CAD 誰大? (3) AB + AC 與 2 AD 誰大?
【解】(1) 在△BAD 與△CAD 中, BD = CD , AD = AD 且 AB > AC
∴ Ð BDA> Ð CDA(逆樞紐定理)
(2) 在 AD uuur
上截取 AD = DE ,則△ACD @ △EBD (∵ AD = DE ,
BD
=DC
, Ð ADC= Ð BDE) 在△ABE 中 AB > BE ( AB > AC = BE ) 故 Ð E> Ð BAD。(大邊對大角)又 Ð E = Ð CAD (∵△ACD @ △EBD),因此 Ð CAD> Ð BAD。
(3) 在△ABE 中 AB + BE = AB + AC > AE = 2 AD 。
特殊直角三角形的邊長比例
【30 0 -60 0 -90 0 三角形的三邊比例】
如圖,△ABC 中,∠A=30 0 ,∠B=60 0 ,∠C=90 0 , 則△ABC 三邊的長度比:
BC : AC : AB =1: 3 :2。
【證明】(1)在 BC 的延長線上取 CD = BC ,連接 AD 。
(2)在△ABC 與△ADC 中
∵ CD = BC ,∠ACB=∠ACD=90 0 且 AC = AC
∴△ABC @ △ADC(SAS 全等性質) 。 故∠D=∠B=60 0 即△ABD 為正三角形。
(3)設 BC =a,則 AB = AD =2a
由商高定理可知 AC 2 = AB 2 - BC 2 =3a 2
∴ AC = 3 a
故 BC : AC : AB =1: 3 :2
A
B D C
E
30 0
60 0 A
B C
D
E
30 0
60 0 A
B C
D
E
A
B C
A D
B E C
F
【45 0 -45 0 -90 0 三角形的三邊比例】
如圖,△ABC 中,∠A=45 0 ,∠B=45 0 ,∠C=90 0 , 則△ABC 三邊的長度比:
BC : AC : AB =1:1: 2 。
【證明】∵∠A=∠B =45 0 ∴設 BC = AC =a 由商高定理可知 AB 2 = AC 2 + BC 2 =2a 2
∴ AC = 2 a 故 BC : AC : AB =1:1: 2
【範例】如右圖,將邊長為 4 的正方形 ABCD 剪去 一個直角三角形,則剩下的面積為多少?
【解說】連接 CD ,則△CDE 為一 30 0 -60 0 -90 0 的直角三角形 且 CD =4 Þ DE =2, CE =2 3
Þ △CDE=2×2 3 ÷2=2 3
∴剩下的面積=正方形 ABCD-△CDE
=4×4-2 3 =16-2 3
【範例】如圖,將△ABC中的B點沿著摺痕 AE 疊合到D點,且 AC 剛好是 DE 的中垂線,
AB = AE ,∠B=60 0 ,則∠C是幾度?
【解說】△ABE中 AB = AE 且∠B=∠ABE=60 0 , 故∠AEB=60 0 (等腰三角形)
△AED中 AB = AD 且∠B=∠D=60 0 , 故∠AED=60 0 (等腰三角形)
故∠CEF=180 0 -∠AEB - ∠AED = 60 0
AC 為 DE 的中垂線,即∠EFC=90
0∠C=180 0 -90 0 -60 0 =30 0
A
B C
P
A
B
D
C
A
B
D
C E
B
A
C
D H
G F
E
1
2
B
A
C
D H
G F
E
1
2 3
4
A
B C
D F
A
E
DF
B
50
0 E C50
065
050
065
050
0【範例】如圖,將△ABC中的B點沿著摺痕 AE 疊合到D點,且 AC 剛好是 DE 的中垂線,
AB = BE ,∠B=50
0 ,則∠C是幾度?【解說】△ABE中 AB = BE 且∠B=∠ABE=50 0 ,
故∠AEB=(180 0 -50 0 )/2 = 65 0 (等腰三角形)
△AED中 DE = AD 且∠B=∠D=50 0 , 故∠AED=65 0 (等腰三角形)
故∠CEF=180 0 -∠AEB-∠AED = 50 0
AC 為 DE 的中垂線,即∠EFC=90
0∠C=180 0 -90 0 -50 0 =40 0
【範例】如圖,∠A=90 0 , BP 為∠B的角平分線, PD 垂直 BC ,且∠C=36 0 , AP =5 公分, BC =18公分,則:
(1) ∠BPC=ˉˉˉˉ
(2) △BPC的面積是ˉˉˉˉ平方公分
【解說】(1)∠ABD=180 0 -90 0 -36 0 =54 0
∠BPC=180 0 -∠PBC-∠C=180 0 -
1
2
×54 0 -36 0 =117 0 。 (2)△BPC= BC × PD ×1
2
∵ PD = PA 故18×5×1
2
=45(平方公分)。【範例】如圖,有一長方體的盒子, AC = BC = 2 , AD = 2 3 ,其對角線 之夾角∠ABD =?度。
【解說】 AB = 2
BD = 2 DE + 2 BE 2
= DE + 2 AD + 2
AC
2=2 + 12 + 2 = 16 BD = 4
△ ABD 的邊長比為; AB : AD : BD = 2:2 3 :4=1: 3 :2,
故∠ABD =60 度
【範例】如圖,四邊形 ABCD、EFGH 皆為平行四邊形,若∠1 =60˚,∠2 =70˚,且
∠H =80˚,則∠ABC = 度。
【解說】∠B = ∠D,
∠F = 80˚ = ∠H,
∠3 = 180˚ - ∠1 = 180˚ - 60˚= 120˚
∠4 = 180˚ - ∠2 = 180˚ - 70˚= 110˚
∠D +∠F+∠3+∠4 = 360˚,故∠B = ∠D = 50˚
A
B
C D
A
B
C D
【範例一】 【練習一】
在△ABC 中,已知∠A、∠B、∠C 的對應邊長 分別為 a、b、c,且(a-3) 2 +(b-4) 2 +(c
-x) 2 =0,x 為正整數,則 x 可能的值為何?
解答:
∵(a-3) 2 +(b-4) 2 +(c-x) 2 =0
∴a=3,b=4,c=x 4-3<x<4+3 1<x<7
∴x可能為2、3、4、5、6
在△ABC 中,若 15、7、x-2 表三角形的三邉 長,則 x 可能的正整數解有幾個?
解答:
15-7<x-2<15+7 Þ 8<x<22
x=9、10、11、12、13、14、15、16、
17、18、19、20、21
【範例二】 【練習二】
如附圖, AB = 29, BC = 19, AD = 20,
CD =16,若 AC =X,且 X 是整數,則 X
有______個。解答:
29-19<X<29+19 10<X<48
L
○ 1 20-16<X<20+16 4<X<36L
○ 2 由○ 1 ○ 2 Þ 10<X<36Þ X 有 35-10=25(個)
如附圖, AB =4, BC =7, AD =3,
CD =2,若 AC 為整數,則 AC =?
解答:
由△ABC 中
7-4< AC <7+4 3< AC <11
L L
○ 1 由△ACD 中3-2< AC <3+2 1< AC <5
L L
○ 2 由○ 1 ○ 2 Þ 3< AC <5Þ AC =4
【範例三】 【練習三】
在△ABC 中,AB = 2 +2、BC =4、CA = 3
+1,請比較∠A、∠B、∠C 的大小關係。(由 大至小排列)
解答:
∵4> 2 +2> 3 +1
∴ BC > AB > CA 因此∠A>∠C>∠B
在△ABC中,若4∠A:5∠B=10:15,∠B:2
∠C=1:6,則 AB 、 BC 、 AC 的大小關係為 何?
解答:
∵4∠A:5∠B=10:15
→∠A:∠B=
2
5
:3=5:6 又∠B:2∠C=1:6可推∠B:∠C=1:3
∴∠A:∠B:∠C=5:6:18
∴ AB > AC > BC
A
B C
60
0A
B 60
0C
A D
B E C
F
A E D B
C
30
0130
0【範例四】 【練習四】
△ ABC 中, AB > BC ,∠A=60 0 ,試比較
AB 、 BC 、 AC 之大小。
解答:
Þ △ABC 中, AB > BC Þ ∠C>∠A
∠A+∠B+∠C=180 0 且∠A=60 0 Þ ∠B+∠C=120 0
Þ ∠C>60 0 =∠A>∠B 即∠C>∠A>∠B
Þ AB > BC > AC
△ ABC 中,∠B=60 0 ,∠A>∠C,試比較
AB 、 BC 、 AC 之大小。
解答:
△ABC 中,∠B=60 0 ,∠A>∠C 且∠A+∠B+∠C=180 0 Þ ∠A>∠B>∠C
Þ BC > AC > AB
【範例五】 【練習五】
如下圖,將△ABC中的B點沿著摺痕
AE
疊合到 D點,且 AC 剛好是 DE 的中垂線,AB
=AE
,∠B=65 0 ,則∠C是幾度?
解答:
∵
AB
=AE
,故∠B=∠AEB=65 0 則∠BAE=50 0 ,又∠BEA=∠DEA=65 0 故∠CEF=50 0AC 為 DE 的中垂線,即∠EFC=90
0∠C=180 0 -90 0 -50 0 =40 0
如下圖,以 AB 為底邊,摺出底邊上的高
CD ,B 點的對應點為 E,並連接 CE
(1)若已知∠ACB=130 0 ,∠B=30 0 ,則∠ACE
=ˉˉˉˉ度
(2) 若已知
AD
=10公分, BD =5公分,CD=6公分,則△AEC的面積=ˉˉˉˉ平方公 分
解答:
(1)∠BCD=∠ECD
=90 0 -30 0 =60 0
∴∠ACE=130 0 -60 0 ×2=10 0 (2)
DE
=BD
=5公分∴
AE
=10-5=5(公分)△AEC= AE ×CD ×
1 2
=5×6×
1 2
=15(平方公分)