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112學年鷺江國中第3次段考數學 第9題 詳解

等腰三角形證明的正誤判斷 · 單選 · 題目出處:112 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
如圖(六),小孟與小秉對於「ABC\triangle ABC 中,BD\overline{BD}CE\overline{CE} 分別為 AC\overline{AC}AB\overline{AB} 上的高,且 BD=CE\overline{BD}=\overline{CE},試證 ABC\triangle ABC 為等腰三角形」,其證明如下。判斷他們的說法是否正確?

小孟:
ADB=AEC=90°\because \angle ADB=\angle AEC=90°
BD=CE\overline{BD}=\overline{CE}
A=A\angle A=\angle A
ABDACE\therefore \triangle ABD\cong\triangle ACE (RHS 全等性質)
因此 AB=AC\overline{AB}=\overline{AC}

小秉:
BDAC\because \overline{BD}\perp\overline{AC}CEAB\overline{CE}\perp\overline{AB}
ABC\triangle ABC 面積 =12×AC×BD=\dfrac{1}{2}\times\overline{AC}\times\overline{BD}
=12×AB×CE=\dfrac{1}{2}\times\overline{AB}\times\overline{CE}
BD=CE\overline{BD}=\overline{CE},因此 AB=AC\overline{AB}=\overline{AC}

(A) 小孟正確,小秉錯誤 (B) 小秉正確,小孟錯誤 (C) 兩人說法都正確 (D) 兩人說法都錯誤
△ABC中,E在AB上、D在AC上,E、D處各有一個直角記號(分別標示為∠1、∠2)。圖中畫出BD、CE兩線段(B連到D、C連到E),兩線段於三角形內部相交。
圖(六)

答案(B)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    先檢查小秉的算法

    圖(六)中 BDAC\overline{BD}\perp\overline{AC}DD 處的直角記號),所以以 AC\overline{AC} 為底時 BD\overline{BD} 就是高,ABC\triangle ABC 面積 =12×AC×BD=\dfrac{1}{2}\times\overline{AC}\times\overline{BD};同樣地 CEAB\overline{CE}\perp\overline{AB},以 AB\overline{AB} 為底時 CE\overline{CE} 是高,ABC\triangle ABC 面積 =12×AB×CE=\dfrac{1}{2}\times\overline{AB}\times\overline{CE}。同一個三角形的面積只有一個值,兩個式子當然可以劃上等號。
  2. 2

    把小秉的式子做完

    12×AC×BD=12×AB×CE\dfrac{1}{2}\times\overline{AC}\times\overline{BD}=\dfrac{1}{2}\times\overline{AB}\times\overline{CE},兩邊同乘 22AC×BD=AB×CE\overline{AC}\times\overline{BD}=\overline{AB}\times\overline{CE}。已知 BD=CE\overline{BD}=\overline{CE},而且長度是正數不會是 00,兩邊同除以這個相等的長度,得 AC=AB\overline{AC}=\overline{AB}ABC\triangle ABC 確實是等腰三角形。小秉的推理完全正確。
  3. 3

    檢查小孟寫的理由

    小孟列出 ADB=AEC=90°\angle ADB=\angle AEC=90°BD=CE\overline{BD}=\overline{CE}A=A\angle A=\angle A,然後寫「RHS 全等性質」。可是 RHS 要求的是「一個直角、斜邊相等、一股相等」:ABD\triangle ABD 的斜邊是 AB\overline{AB}ACE\triangle ACE 的斜邊是 AC\overline{AC},而 AB=AC\overline{AB}=\overline{AC} 正是本題要證的結論,還不能先拿來用。他真正列出的第三個條件 A=A\angle A=\angle A 是一個角,根本不是斜邊。
  4. 4

    判斷兩個人的說法

    小孟列的三個條件是「兩組角相等(兩個直角、共用的 A\angle A)加上一組非夾邊 BD=CE\overline{BD}=\overline{CE}」,這其實符合的是 AAS 全等性質。他最後得到的 AB=AC\overline{AB}=\overline{AC} 雖然碰巧沒錯,但引用的理由 RHS 條件對不上,這個證明本身不成立。所以小秉正確、小孟錯誤。故選 (B)。
答案
(B)

關鍵觀念:#三角形全等 #等腰三角形 #證明

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常見卡點
最容易誤選的是「兩人說法都正確」,因為小孟最後寫出的 AB=AC\overline{AB}=\overline{AC} 看起來沒毛病。但幾何證明是「結論+理由」一起被檢查的,理由寫錯就是錯,不能因為結果碰巧對就放行。RHS 的 H 指的是斜邊(hypotenuse),必須先握有兩個直角三角形的斜邊相等;小孟手上只有一股相等和一個共用角,應該寫 AAS。寫證明時每引用一個全等性質,都要回頭核對那個性質要求的條件是不是真的每一項都到齊了。

還是卡住嗎?

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