跳到正文
几何 · 第 23 章

导角

顺着线索一步步追出未知的角:直线、三角形、平行线、多边形和圆,都会留下“脚印”。

你需要先会

什么都不需要!一切从这里开始。只要会乘法,你就可以出发了。

在 YouTube 上打开
23.10%

导角基础

在本节中,你将能够 把几个简单的事实串起来,求出未知的角:三角形的内角和是 180°,直线上的角加起来是 180°,还有一些角总是相等。

侦探从来没有亲眼看到案发经过。她顺着线索一条一条地追,直到把答案逼进死角。导角也是这样:你找到的每一个角,都是通向下一个角的线索。

你只需要几样工具。三角形的三个内角加起来是 180°。直线上的角加起来是 180°。两条直线相交时,对顶角相等;平行线上位置对应的角(同位角)也相等。

注意:只要三角形有两条边相等,就有两个角相等。去找相等的边:半径、正方形的边、等边三角形的边。

动手探索先玩,再学公式

三角形 ABC:73° + 64° + 43° = 180°

73° + 64° + 43° = 180°

小技巧:拖动彩色的点,或者按 Tab 键选中它,再用方向键移动。

三个角是 73°、64° 和 43°。和:180°。

认识概念

概念 23.1.1 · 导角技巧

  • 三角形的内角和是 180∘180^\circ
  • 一个三角形如果有 2 个角相等,那么它们所对的边也相等;如果有 2 条边相等,那么它们所对的角也相等(等腰三角形)
  • 两条直线相交,对顶角相等
  • 两条平行线被截时,同位角相等
  • 一条弧所对的圆心角,是它所对的圆周角的 2 倍

概念 23.1.2 · 互余的角

互余的角是和为 90 度的两个角:

a+b=90∘a + b = 90^\circ

概念 23.1.3 · 互补的角

互补的角是和为 180 度的两个角:

a+b=180∘a + b = 180^\circ

概念 23.1.4 · 相交直线

两条直线相交时,对顶角相等。对顶角是两条相交直线形成的、位置相对的两对角中的每一对。它们共用同一个顶点,而且两边互为反向延长线,所以叫“对顶”角。(英文叫 vertical angles,这里的 vertical 指“共用顶点(vertex)”,而不是平常“竖直”的意思。)

概念 23.1.5 · 平行线

同位角相等:一条直线截两条平行线时,两个交点处位置对应的角大小相同。

看例题先预测,再揭晓

例 23.1

AMC 8

角 AA 是多少度?

  1. 1

    找出带有 40∘40^\circ 角和 100∘100^\circ 角的那个三角形。它的第三个顶点是水平线的右端点。这个角有多大?

    先预测一下:
在 YouTube 上打开

例 23.2

EMCC

在锐角 △ABC\triangle ABC 中,D 和 E 是三角形 ABC 内部的点,满足 DE∥BCDE \parallel BC,BB 到 DD 比到 EE 更近,∠AED=80∘\angle AED = 80^\circ,∠ABD=10∘\angle ABD = 10^\circ,∠CBD=40∘\angle CBD = 40^\circ。求 ∠BAE\angle BAE 的度数。

  1. 1

    延长 AEAE,与 BCBC 交于 FF。直线 AFAF 截平行线 DEDE 和 BCBC。FF 处的哪个角和 ∠AED\angle AED 对应?

    先预测一下:
在 YouTube 上打开

自己做

习题 23.5.1

在右图中,ABCDABCD 是正方形,ABEABE 是等边三角形,点 EE 在正方形 ABCDABCD 的外部。∠AED\angle AED 是多少度?

竞赛角真实竞赛题

习题 23.5.3

AMC 8

在 △ABC\triangle ABC 中,DD 是边 AC‾\overline{AC} 上的一点,满足 BD=DCBD = DC,且 ∠BCD\angle BCD 是 70∘70^\circ。∠ADB\angle ADB 是多少度?

习题 23.5.6

AMC 8

一个等腰三角形的两个角分别是 70∘70^\circ 和 x∘x^\circ。xx 所有不同的可能值之和是多少?

习题 23.5.2

AMC 8

在四边形 ABCDABCD 中,边 AB‾\overline{AB} 和 BC‾\overline{BC} 的长都是 10,边 CD‾\overline{CD} 和 DA‾\overline{DA} 的长都是 17,角 ADCADC 是 60∘60^\circ。对角线 AC‾\overline{AC} 有多长?

习题 23.5.10(补充题)

EMCC

点 PP 在三角形 ABCABC 内部,满足 ∠PBC=30∘\angle PBC = 30^\circ,∠PAC=20∘\angle PAC = 20^\circ。如果 ∠APB\angle APB 是直角,求 ∠BCA\angle BCA 的度数。

习题 23.5.11(补充题)

AMC 10/12

如下图所示,点 EE 和点 AA 分别位于直线 CDCD 的两侧,且 ∠CDE=110∘\angle CDE = 110^\circ。点 FF 在 AD‾\overline{AD} 上,满足 DE=DFDE = DF,ABCDABCD 是正方形。∠AFE\angle AFE 是多少度?

过关检测(第 23.1 节)

3 题中答对 2 题即可掌握本节。每题只有一次机会,没有提示。
1

两个角互补。其中一个是 47∘47^\circ。另一个是多少度?

2

两条平行线被一条截线所截。8 个角中有一个是 65∘65^\circ。8 个角中最大的是多少度?

3

在三角形 ABC 中,AB = AC,∠A=40∘\angle A = 40^\circ。∠B\angle B 的角平分线与 AC 交于点 D。∠BDC\angle BDC 是多少?

23.20%

圆周角

在本节中,你将能够 运用圆周角定理:顶点在圆上的角,等于它所对的弧的一半。

站在圆形舞台边上的任何一个位置,看向幕布的两端。神奇的是:只要你站在同一侧,不管站在哪儿,幕布在你眼中张开的角度都完全一样!

圆心处的角总是圆上的角的2 倍。所以,凡是顶点在圆上、对着同一条弧的角都相等;对着直径的角永远是 90°。

注意:遇到正多边形?画一个经过它所有顶点的圆。相等的边把圆分成相等的弧。

动手探索先玩,再学公式

圆周角 APB = 55°,是弧 AB = 110° 的一半

∠APB = 55°

弧 AB(不经过 P 的那一段)= 110°。不管 P 在另一侧的哪里,P 处的角都是它的一半。

圆周角 APB = 55°。弧 AB = 110°,是它的 2 倍。

认识概念

定理 23.2.1 · 圆周角定理

一条弧所对的圆心角(也就是弧的度数)是它所对的圆周角的 2 倍。

∠AOB=2 ∠APB\angle AOB = 2\,\angle APB

凡是顶点在圆上、对着同一条弧的角都相等。

注 23.2.3

解正多边形导角题有一个好用的窍门:画出多边形的外接圆,再用圆周角定理。

推论 23.2.4 · 直径所对的圆周角

内接于圆、以直径为一边的三角形一定是直角三角形。直径截出一条 180∘180^\circ 的弧,所以它所对的角是 180∘2=90∘\frac{180^\circ}{2} = 90^\circ。

看例题先预测,再揭晓

例 23.3

在正八边形 ABCDEFGH 中,求 ∠ACF\angle ACF 的度数。

圆周角 ACF = 67.5°,是弧 AF = 135° 的一半

∠ACF = ?

弧 AF(不经过 C 的那一段)= ?。你能先预测这个角,再看答案吗?

圆周角 ACF:先预测一下它是多少。

  1. 1

    画出经过 8 个顶点的圆。这些顶点把圆分成 8 段相等的弧。每段弧是多少度?

    先预测一下:
在 YouTube 上打开

竞赛角真实竞赛题

习题 23.5.5

AMC 8

以 OO 为圆心的圆的圆周被分成 12 段相等的弧,分点依次标为字母 AA 到 LL,如下图所示。角 xx 与角 yy 的和是多少度?

习题 23.5.7

AMC 8

两个全等的圆分别以点 AA 和 BB 为圆心,并且每个圆都经过另一个圆的圆心。经过 AA 和 BB 的直线向两边延长,与两个圆分别交于点 CC 和 DD。两个圆交于两点,其中一点是 EE。∠CED\angle CED 是多少度?

过关检测(第 23.2 节)

3 题中答对 2 题即可掌握本节。每题只有一次机会,没有提示。
1

点 AA、BB 和 PP 在圆心为 OO 的圆上。圆心角 ∠AOB\angle AOB 是 110∘110^\circ,PP 在圆上远离弧 ABAB 的那一侧。∠APB\angle APB 是多少?

2

ABAB 是一个圆的直径,CC 是圆上其他任意一点。∠ACB\angle ACB 是多少度?

3

在正六边形 ABCDEFABCDEF 中,∠ACE\angle ACE 是多少度?

23.30%

多边形

在本节中,你将能够 求出任意多边形的内角和,以及正多边形的每个内角。

蜜蜂造六边形的蜂巢,停车标志是八边形,足球上藏着五边形。每个角有多大?用三角形就能算出来。

从一个顶点出发,画出所有对角线。一个 n 边形会被分成 n − 2 个三角形,每个三角形的内角和都是 180°。

如果你沿着任意一个多边形走一圈,你正好转了一整圈,也就是 360°。在正多边形里,每次转的角度都一样:360° ÷ n。

动手探索先玩,再学公式

正五边形:内角和是 (5 − 2) × 180° = 540°,每个内角 108°,每个外角 360° ÷ 5 = 72°

边数5
内角和 = 540°

每个内角: 540° ÷ 5 = 108°

沿着边走一圈。每到一个顶点,你就转过一个外角。

正五边形:内角和是 540°,每个内角 108°。外角 72°。

认识概念

定理 23.3.1

多边形的内角和=(n−2)⋅180\text{多边形的内角和} = (n-2)\cdot 180
正多边形的每个内角=(n−2)n⋅180\text{正多边形的每个内角} = \frac{(n-2)}{n}\cdot 180
正多边形的每个外角=360n\text{正多边形的每个外角} = \frac{360}{n}

事实 23.3.2 · 重要的内角

正多边形的边数 正多边形的每个内角
3 60
4 90
5 108
6 120
8 135
9 140
10 144

看例题先预测,再揭晓

例 23.4

MATHCOUNTS

一个正方形位于一个正六边形的内部,某些顶点的标记如图所示。∠ABC\angle ABC 是多少度?

  1. 1

    正方形和六边形有一条公共边,所以它们所有的边都一样长。三角形 BCDBCD 是什么样的三角形?

    先预测一下:
在 YouTube 上打开

竞赛角真实竞赛题

习题 23.5.8

AMC 10

拱心石拱门是一种古老的建筑结构。它由全等的等腰梯形沿着不平行的两腰拼接而成,如图所示。两端两个梯形的底边是水平的。在一个由 9 个梯形组成的拱门中,设 xx 是梯形较大内角的度数。xx 是多少?

习题 23.5.12(补充题)

MATHCOUNTS

凹四边形 ABCD 关于直线 AC 对称。角 DAB 和角 ABC 分别是 84 度和 32 度。图中的两条虚线段分别平分角 ABC 和角 ADC。这两条虚线段相交所成的锐角是多少度?

过关检测(第 23.3 节)

3 题中答对 2 题即可掌握本节。每题只有一次机会,没有提示。
1

七边形(7 条边)的内角和是多少度?

2

一个正多边形的每个外角都是 24∘24^\circ。它有几条边?

3

正十二边形的一个内角是多少度?

23.40%

圆中导角的进阶定理(选学)

在本节中,你将能够 利用弦、割线和切线,把弧转化成角(为难题准备的选学内容)。

自行车轮和地面只接触在一个点上。指向这个点的那根辐条,总是垂直于地面。这个直角是一条很有用的线索。

这一节是选学内容。每个定理都把一个角和它所对的弧联系起来。在圆内,取两条弧的平均数。在圆外,取两条弧的差的一半。

动手探索先玩,再学公式

弦 AB 和 CD 的垂直平分线都经过圆心 O

两条虚线(垂直平分线)交于 O

拖动 A、B、C 或 D。不管弦怎样倾斜,两条虚线都正好交于圆心。

AB 和 CD 的垂直平分线都经过圆心 O。

认识概念

定义 23.4.1 · 弦

弦是连接圆上任意两个不同点的线段。直径是圆中最长的弦。

定理 23.4.2

任意一条弦的垂直平分线都经过圆心。图中,ABAB 和 CDCD 的垂直平分线交于圆心 OO。

推论 23.4.3

  • 相等的弦到圆心的距离相等。
  • 如果圆中两条弦相等,那么它们所对的弧相等。
  • 如果圆中两条弦相等,那么它们所对的两个圆心角相等。

定理 23.4.4

图中标出的角等于两条红色弧的差的一半。

∠APC=BD⌢−AC⌢2\angle APC = \frac{\overset{\frown}{BD} - \overset{\frown}{AC}}{2}

定理 23.4.5

如果两条弦 ABAB 和 CDCD 交于 PP,那么 ∠BPC\angle BPC 和 ∠APD\angle APD 都等于两条弧的平均数。

∠BPC=∠APD=BC⌢+AD⌢2\angle BPC = \angle APD = \frac{\overset{\frown}{BC} + \overset{\frown}{AD}}{2}

定理 23.4.6

如果切线 RR 与圆相切于 QQ,再画一条弦 QPQP,那么 ∠RQP\angle RQP 等于弧的度数的一半。

∠RQP=QP⌢2\angle RQP = \frac{\overset{\frown}{QP}}{2}

定理 23.4.7

相等的弦截出相等的弧。

意思就是:如果有 2 条一样长的弦,它们在圆上截出的部分也一样大。

定义 23.4.8 · 切线

切线是从圆外一点出发、恰好只碰到圆一下(只有一个公共点)的直线。

定理 23.4.9 · 切点处的直角

把圆心和直线与圆的切点连起来,这条半径和切线成直角。

自己做

习题 23.5.4

如图,点 A 是圆心,角 RAS 是 74∘74^\circ,角 RTB 是 28∘28^\circ。劣弧 BR 是多少度?

过关检测(第 23.4 节)

3 题中答对 2 题即可掌握本节。每题只有一次机会,没有提示。
1

弦 ABAB 和 CDCD 在圆内交于 PP。弧 BCBC 是 70∘70^\circ,弧 ADAD 是 110∘110^\circ。∠BPC\angle BPC 是多少度?

2

从圆外一点 PP 引出的两条割线截出的远弧是 150∘150^\circ,近弧是 40∘40^\circ。PP 处的角是多少度?

3

PSPS 和 PTPT 是从点 PP 向圆心为 OO 的圆所作的切线,∠SPT=50∘\angle SPT = 50^\circ。∠SOT\angle SOT 是多少度?

23.5

练习题

在本节中,你将能够 综合运用所有导角工具,攻克最难的竞赛题。

现在来破最难的案子。画出图形,标出你知道的每一个角,然后一路追下去。如果卡住了,每道题都有 3 条提示。

想在一页上看到本章所有的题?打开习题集。

竞赛角真实竞赛题

习题 23.5.13(补充题)

EMCC

在三角形 ABCABC 中,∠BAC\angle BAC 是直角,∠ACB\angle ACB 是 34∘34^\circ。设 DD 是线段 BCBC 上一点,满足 AC=CDAC = CD;∠CBA\angle CBA 的角平分线与直线 ADAD 交于 EE。∠BED\angle BED 是多少度?

习题 23.5.14(补充题)

EMCC

在正方形 ABCD 中,点 E 在边 BC 上,点 F 在边 CD 上,使得三角形 AEF 是等边三角形,且在正方形内部。点 M 是线段 EF 的中点,P 是 AE 上不同于 E 的一点,满足 PM = FM。线段 PM 的延长线与线段 CD 交于 Q。∠CQP\angle CQP 是多少度?