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114學年鷺江國中第3次段考數學 第5題 詳解

正方形頂點與外心關係判斷 · 單選 · 題目出處:114 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
如右圖,已知F點為鈍角三角形ABC的外心,四邊形CDEF為正方形,其中D、E兩點皆在三角形外部。以下為小祐與小喆對於此圖形的看法:
小祐:「我認為F點是三角形ACE的外心。」
小喆:「我認為F點也是三角形BCE的外心。」
判斷兩人的看法何者正確?
(A) 僅小祐正確
(B) 僅小喆正確
(C) 兩人的看法皆正確
(D) 兩人的看法皆不正確
鈍角三角形ABC(B在左下、C在右下、A在上方偏左,以黃色標示)與正方形CDEF(以藍色標示):正方形四頂點依序為C(右)、D(右上)、E(左上,在A的右上方)、F(下方,落在BC下方、三角形ABC的外部);F即為鈍角三角形ABC的外心(鈍角三角形的外心在三角形外);正方形的邊EF橫切過三角形的AC與BC兩邊。

答案(C)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    先把圖看懂

    圖中黃色的 ABC\triangle ABCBB 在左下、AA 在左上、CC 在右;藍色正方形 CDEFCDEFCC 在右、DD 在右上、EEAA 的右上方、FF 在下方,正方形的邊 EF\overline{EF} 橫切過三角形。FF 明明是外心卻落在三角形外面,那是因為 ABC\triangle ABC 是鈍角三角形——鈍角三角形的外心本來就在三角形外部。
  2. 2

    抓住外心真正的定義

    判斷一個點是不是某個三角形的外心,只看一件事:它到那三個頂點是不是等距離。FFABC\triangle ABC 的外心,所以 FA=FB=FC\overline{FA}=\overline{FB}=\overline{FC},這三段都是 ABC\triangle ABC 外接圓的半徑。
  3. 3

    用正方形補上第四段

    正方形 CDEFCDEF 的頂點依序是 CDEFC\to D\to E\to F,所以 CD\overline{CD}DE\overline{DE}EF\overline{EF}FC\overline{FC} 是它的四條邊,四邊等長,於是 FE=FC\overline{FE}=\overline{FC}。把它接到上一步的結果,就得到 FA=FB=FC=FE\overline{FA}=\overline{FB}=\overline{FC}=\overline{FE},四段一樣長。
  4. 4

    兩人的說法各自檢驗

    ACE\triangle ACEFA=FC=FE\overline{FA}=\overline{FC}=\overline{FE}FF 到這三個頂點等距,FF 就是 ACE\triangle ACE 的外心,小祐說得對。再看 BCE\triangle BCEFB=FC=FE\overline{FB}=\overline{FC}=\overline{FE}FF 到這三個頂點也等距,FF 同樣是 BCE\triangle BCE 的外心,小喆也說得對。兩人都正確,故選 (C)。
答案
(C)

關鍵觀念:#外心 #正方形 #鈍角三角形

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常見卡點
最大的陷阱是被「外心一定在三角形裡面」的錯誤印象綁住,看到 FF 畫在外面就覺得它不可能再當別的三角形的外心。外心只認一件事:到三個頂點是否等距離,落在內部、邊上還是外部都不影響。第二個坑是把正方形 CDEFCDEF 的頂點順序看錯,誤以為 FE\overline{FE} 是對角線;照 CDEFC\to D\to E\to F 排下來,CE\overline{CE}DF\overline{DF} 才是對角線。

還是卡住嗎?

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