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111學年鷺江國中第1次段考數學 第10題 詳解

對角線分四邊形相似性質判斷 · 單選 · 題目出處:111 學年度第 1 學期第 1 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

題目
如右圖,不等長的兩對角線 AC\overline{AC}BD\overline{BD} 相交於 OO 點,且將四邊形 ABCDABCD 分成甲、乙、丙、丁四個三角形。若 OA:OC=OB:OD=1:2\overline{OA}:\overline{OC}=\overline{OB}:\overline{OD}=1:2,則此四個三角形的關係,下列敘述何者正確?
(A) 甲丙不相似,乙丁不相似
(B) 甲丙不相似,乙丁相似
(C) 甲丙相似,乙丁相似
(D) 甲丙相似,乙丁不相似
四邊形 ABCD:A 在左上角、B 在左下角、C 在右下角、D 在右側中段;邊為 AB、AD、BC、CD,對角線 AC、BD 相交於 O 點,將四邊形分成四個三角形並標示:甲(A、B、O 圍成,左側)、丁(A、O、D 圍成,上方)、乙(B、O、C 圍成,下方)、丙(O、C、D 圍成,右側)。

答案(D)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    先看甲和丙

    甲是 ABO\triangle ABO,丙是 CDO\triangle CDOAOB\angle AOBCOD\angle COD 是對頂角,相等;夾這個角的兩組邊為 OA\overline{OA}OC\overline{OC}OB\overline{OB}OD\overline{OD},比值都是 1:21:2。由 SAS 相似性質可得 ABOCDO\triangle ABO\sim\triangle CDO,所以甲、丙相似。
  2. 2

    把四段長度設出來

    OA=a\overline{OA}=a,則 OC=2a\overline{OC}=2a;令 OB=b\overline{OB}=b,則 OD=2b\overline{OD}=2b。於是 AC=3a\overline{AC}=3aBD=3b\overline{BD}=3b。題目指明兩條對角線不等長,所以 3a3b3a\neq 3b,也就是 aba\neq b,這個條件等一下會用到。
  3. 3

    再看乙和丁的夾邊

    乙是 BCO\triangle BCO,丁是 ADO\triangle ADOBOC\angle BOCAOD\angle AOD 也是對頂角。但乙的兩條夾邊是 OB=b\overline{OB}=bOC=2a\overline{OC}=2a,丁的兩條夾邊是 OA=a\overline{OA}=aOD=2b\overline{OD}=2b,每個三角形都各拿一條來自不同對角線的邊。
  4. 4

    驗證乙丁配不起來

    BCOADO\triangle BCO\sim\triangle ADOBBAACCDD),需要 ba=2a2b\dfrac{b}{a}=\dfrac{2a}{2b},整理得 b2=a2b^2=a^2,推出 a=ba=b,與 aba\neq b 矛盾。若改成 BBDDCCAA,需要 b2b=2aa\dfrac{b}{2b}=\dfrac{2a}{a},也就是 12=2\dfrac{1}{2}=2,不成立。兩種對應方式都行不通,所以乙、丁不相似。故選 (D)。
答案
(D)

關鍵觀念:#四邊形 #對角線 #相似形

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常見卡點
看到 OA:OC=OB:OD=1:2\overline{OA}:\overline{OC}=\overline{OB}:\overline{OD}=1:2,很多人就直覺認為四個三角形兩兩都相似。關鍵在於「夾角是對頂角,夾邊必須成組對應」。甲和丙的夾邊是 (OA,OB)(\overline{OA},\overline{OB})(OC,OD)(\overline{OC},\overline{OD}),兩邊都是 1:21:2,配得起來;乙和丁的夾邊卻是 (OB,OC)(\overline{OB},\overline{OC})(OA,OD)(\overline{OA},\overline{OD}),一條來自這條對角線、一條來自另一條。題目特別寫「不等長的兩對角線」,就是用來堵住 a=ba=b 這個特例。

還是卡住嗎?

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