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109學年鷺江國中第3次段考數學 第7題 詳解

判斷相似三角形證明的合理性 · 單選 · 題目出處:109 學年度第 1 學期第 3 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

題目
課堂上老師請二位同學上台證明下方題目:

已知:如圖,BC/ ⁣/AD\overline{BC}/\!/\overline{AD}BC=3\overline{BC}=3AC=6\overline{AC}=6AD=12\overline{AD}=12。求證:ABCDCA\triangle ABC\sim\triangle DCA

,下列有關本題證明,何者說明完整且合理呢?

甲生:
BC/ ⁣/AD\because\overline{BC}/\!/\overline{AD}
1=2\therefore\angle1=\angle2(內錯角相等)
3=4\angle3=\angle4(內錯角相等)
ABCDCA\therefore\triangle ABC\sim\triangle DCA(AA相似性質)

乙生:
BC/ ⁣/AD\because\overline{BC}/\!/\overline{AD}
1=2\therefore\angle1=\angle2(內錯角相等)
BCAC=12=ACAD\dfrac{\overline{BC}}{\overline{AC}}=\dfrac{1}{2}=\dfrac{\overline{AC}}{\overline{AD}}
ABCDCA\therefore\triangle ABC\sim\triangle DCA(SAS相似性質)

(A) 甲生正確,乙生錯誤 (B) 甲生錯誤,乙生正確 (C) 兩者皆錯誤 (D) 兩者皆正確
四邊形/三角形示意圖:B在左,A在上方,C在B右下方偏內側,D在最右側,B、C、D 三點不共線——$\overline{BC}$ 由 B 往右下到 C,$\overline{CD}$ 由 C 往右接近水平,在 C 處有明顯轉折。連線:A-B、A-C、A-D 三條線段皆有畫出,A-C 把大三角形 ABD 分成左邊的三角形 ABC 與右邊的三角形 ACD(整體呈灰色網底)。角度標號:在A點,A-B與A-C之間標「3」,A-C與A-D之間標「2」;在C點,B-C與C-A之間標「1」,C-A與C-D之間標「4」。(∠1 與 ∠2 是以 $\overline{AC}$ 為截線、$\overline{BC}$ 與 $\overline{AD}$ 兩線所夾的內錯角。∠3 與 ∠4 之間,圖上沒有給任何條件。)。

答案(B)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    先釘住對應關係

    要證的是 ABCDCA\triangle ABC\sim\triangle DCA,頂點對應是 AADDBBCCCCAA。所以對應邊是 AB\overline{AB}DC\overline{DC}BC\overline{BC}CA\overline{CA}CA\overline{CA}AD\overline{AD};對應角是 BAC\angle BACCDA\angle CDAABC\angle ABCDCA\angle DCABCA\angle BCACAD\angle CAD。寫相似證明時,這個順序不能亂套。
  2. 2

    甲生多用了一組角

    1\angle1CC 點、夾在 CB\overline{CB}CA\overline{CA} 之間;2\angle2AA 點、夾在 AC\overline{AC}AD\overline{AD} 之間。因為 BC/ ⁣/AD\overline{BC}/\!/\overline{AD} 且截線是 AC\overline{AC},這兩個角確實是內錯角,相等沒問題。但 3\angle3AA 點、夾在 AB\overline{AB}AC\overline{AC} 之間,4\angle4CC 點、夾在 CA\overline{CA}CD\overline{CD} 之間,要讓這一組成為內錯角,需要的是 AB/ ⁣/CD\overline{AB}/\!/\overline{CD},而題目根本沒給這個條件。所以甲生的第二個「內錯角相等」沒有依據。
  3. 3

    乙生的邊角邊成立

    乙生只用了有依據的 1=2\angle1=\angle2,再加上兩組對應邊成比例:BCAC=36\dfrac{\overline{BC}}{\overline{AC}}=\dfrac{3}{6}ACAD=612\dfrac{\overline{AC}}{\overline{AD}}=\dfrac{6}{12},兩個比值都是一半。而 1\angle1 正好夾在 CB\overline{CB}CA\overline{CA} 之間、2\angle2 正好夾在 AC\overline{AC}AD\overline{AD} 之間,都是「成比例的那兩邊所夾的角」,完全符合 SAS 相似的條件,所以乙生正確。
  4. 4

    下結論

    甲生多用了一組沒有根據的等角,說明不完整;乙生的邊角邊條件齊全,說明合理。故選 (B)。
答案
(B)

關鍵觀念:#相似三角形 #AA相似 #SAS相似 #內錯角

常見卡點
看到圖上有兩條平行線,就把所有「一邊一個」的角都當成內錯角,是這題最大的陷阱。內錯角要成立,必須先講清楚是哪兩條平行線、被哪一條截線所截。3\angle34\angle4 分別靠在 AB\overline{AB}CD\overline{CD} 上,和題目給的 BC/ ⁣/AD\overline{BC}/\!/\overline{AD} 完全無關,題目也沒說這兩條邊平行,所以甲生的第二步是自己加上去的,兩人皆對的 (D) 不能選。

還是卡住嗎?

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