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【七年級】三角形:內(nèi)角和、外角、外角和定理

 huangguosentsg 2020-04-19

在學(xué)習(xí)幾何之后,以平行為基礎(chǔ),參考上篇【七年級】幾何開端:從平行線開始,便可繼續(xù)推導(dǎo)幾何圖形中的一些結(jié)論,比如三角形的角的三個基本結(jié)論.

01
內(nèi)角和定理

三角形內(nèi)角和定理:三角形內(nèi)角和為180°.

法1:構(gòu)造平行線

如圖,過點A作BC的平行線,

∴∠B=∠1,∠C=∠2,(兩直線平行,內(nèi)錯角相等)

∴∠A+∠B+∠C=∠1+∠BAC+∠2=180°,

∴∠A+∠B+∠C=180°.

法2:構(gòu)造平行線

如圖,過點A作BC的平行線,并延長BA,

證明過程同法一.

法3:構(gòu)造平行線

如圖,過點A作BC的平行線,

∴∠C=∠1,

∴∠A+∠B+∠C=∠BAC+∠B+∠1=180°.(兩直線平行,同旁內(nèi)角互補)

法4:構(gòu)造平行線

如圖,在線段BC上取一點P,過點P分別作PM∥AB,PN∥AC

∴∠B=∠3,∠C=∠1,∠A=∠PMC=∠2,

∴∠A+∠B+∠C=∠2+∠3+∠1=180°.

雖然列舉了4種方法,但其實都是一個思路,構(gòu)造平行線,將三角形三個內(nèi)角轉(zhuǎn)化為有特殊位置關(guān)系的角組合.

所以我也曾經(jīng)想過,是否有不用平行的方法來證明內(nèi)角和為180°?

法5:帕斯卡的做法

三角形內(nèi)角和等于兩個直角三角形內(nèi)角和減一個平角.

在矩形EFGH中,連接EG,可得△EFG和△EGH形狀大小完全相同,故內(nèi)角和也相同,矩形內(nèi)角和為360°,所以直角三角形內(nèi)角和為180°,且對于任意直角三角形都可作如上證明.

∴∠A+∠B+∠C=2×180°-180°=180°.

但這里真的沒用平行嗎?其實有一個前提我們還并不知曉,為什么矩形的4個角都是直角呢?換句話說,如何畫出一個矩形?

參考這個三角形的內(nèi)角和居然不是180°!本文不再贅述.

02
外角定理

三角形外角定理:三角形的外角等于和它不相鄰的兩個內(nèi)角之和.

在△ABC中,延長BC,∠ACD是三角形的一個外角,則∠A+∠B=∠ACD.

法1:利用內(nèi)角和定理

∵∠A+∠B+∠ACB=180°,

∠ACD+∠ACB=180°,

∴∠A+∠B=∠ACD.

法2:構(gòu)造平行線

如圖,過點C作CE∥AB,

則∠A=∠1,∠B=∠2,

∴∠A+∠B=∠1+∠2=∠ACD,

∴∠A+∠B=∠ACD.

03
外角和定理

三角形外角和定理:三角形外角和為360°.

在△ABC中,∠1、∠2、∠3分別是∠A、∠B、∠C的外角,則∠1+∠2+∠3=360°.

法1:利用內(nèi)角和定理

∠BAC+∠1=180°,
∠ABC+∠2=180°,
∠ACB+∠3=180°,
∴∠1+∠2+∠3=3×180°-180°=360°.

法2:利用外交定理

∠BAC+∠ABC=∠3,
∠BAC+∠ACB=∠2,
∠ABC+∠ACB=∠1,
∴∠1+∠2+∠3=2(∠A+∠B+∠C)=2×180°=360°.

法3:構(gòu)造平行線

延長BA,過點A作AN∥BC,
則∠2=∠MAN,∠3=∠CAN,
∴∠1+∠2+∠3=∠1+∠MAN+∠CAN=360°,
∠1+∠2+∠3=360°.

法4:構(gòu)造平行線

在BC邊取一點P,作PM∥AB交AC于M點,作PN∥AC,
∴∠1=∠AMP=∠MPN,
∠2=∠4,∠3=∠5,
∴∠1+∠2+∠3=∠MPN+∠4+∠5=360°.

法5:構(gòu)造平行線

在△ABC內(nèi)任取一點P,過點P分別作PM∥AB,PN∥BC,PQ∥AC.

則∠1=∠AMP=∠4,
∠2=∠BNP=∠5,
∠3=∠CQP=∠6,
∴∠1+∠2+∠3=∠4+∠5+∠6=360°,
∴∠1+∠2+∠3=360°.

法6:從旋轉(zhuǎn)的角度來看

BA方向旋轉(zhuǎn)到AC,從AC旋轉(zhuǎn)到CB,從CB旋轉(zhuǎn)到BA,回原方向,旋轉(zhuǎn)一周,
可得∠1+∠2+∠3=360°.

顯然法1、2優(yōu)于法3-5,這就好比從山腰到山頂明顯輕松于從山底到山頂,定理的價值就在于我們需要邏輯但不必拘泥于邏輯.
我們以平行作為幾何開篇,從“第五公設(shè)”出發(fā),開始著手研究我們最熟悉也是最簡單的三角形,以平行為基礎(chǔ)探究三角形中的結(jié)論,摸清兩者之間從因到果的關(guān)系,不失為一個講解邏輯推理的好例子.

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