練習

回課文

共 18 題,分成六組。每題請照課文的「測量標示單」寫:圖與假設、兩個三角形、證相似、有序相似式與對應邊、比例式、解與回核,最後寫答句並附單位。先自己做,再看提示。

每題有五階提示:L1、L2 只指方向;L3 點出方法;L4 給出設定與中間結果,最後一步留給你;L5 是完整解答。提示與解答都公開,所以請先蓋住它們自己寫。看過 L3 以上才做出來的題目,算是練習,還不算獨立完成;隔一段時間後,不看提示,用原來的題目重做一次。

所有圖都是示意圖,不依比例;長度以題目的數字為準。題目裡的情境都是為了練習假想的,數字不是真實量測;同一題的長度都用同一個單位。

一、診斷:先看看你卡在哪裡

三題各對到一個關卡:配對(高對高、影對影)、判定相似的條件、有序對應與比例式。做完後對照每題最後的「常見錯法」,看看自己踩的是哪一種。

第 1 題

同一時刻,在水平地面上量得:竿 AB 高 5 公尺,它的影子 BC 長 8 公尺;旁邊一棵樹 DE 的影子 EF 長 40 公尺。假設陽光是平行光線,竿與樹都垂直於水平地面,兩個影子都在同一片水平地面上。求樹高 DE。

竿、樹(或建築)與各自影子的示意圖,已知的長度標在圖上,未知的長度以問號表示。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

要用比例算長度,得先確定什麼?兩個三角形「形狀一樣」要怎麼確定?題目有沒有給你可以拿來用的假設?

提示 L2(只指方向)

把竿和它的影子、竿頂到影尖的光線圍成的三角形,與樹那一個三角形,各自畫出來。這兩個三角形有哪些角已經知道相等?每一組相等的理由是題目的哪一句話?

提示 L3(點出方法)

方法:陽光是平行光線、地面水平,所以光線與地面的夾角相同(∠ACB=∠DFE);竿與樹都垂直地面,所以 ∠ABC=∠DEF=90°。兩組角相等,用 AA 判定 △ABC~△DEF。對應邊是「高對高、影對影」:AB 對 DE,BC 對 EF。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 DE=x,依對應邊列式 AB/DE = BC/EF,也就是 5/x = 8/40。先把 8/40 化簡成 1/5。最後一步:由這個式子求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:陽光平行、地面水平、竿與樹垂直地面。
②兩個三角形:△ABC(竿、竿影、光線)與 △DEF(樹、樹影、光線)。
③相似的理由:∠ACB=∠DFE(平行光線與同一水平地面的夾角相同)、∠ABC=∠DEF=90°,AA,所以 △ABC~△DEF(A 對 D、B 對 E、C 對 F)。
④對應邊:AB 對 DE、BC 對 EF。
⑤列式:AB/DE = BC/EF,即 5/DE = 8/40。
⑥解:8×DE = 5×40 = 200,DE = 200÷8 = 25。
回核:AB/BC = 5/8,DE/EF = 25/40 = 5/8,兩個比相同;樹比竿高,影也比竿影長,大小合理。
答:樹高 25 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、高對高、影對影。

第 2 題

兩個三角形 △ABC 與 △DEF,已知 ∠C=∠F=90°。下面五種情形,各再多給一些條件。哪些可以判定 △ABC 與 △DEF 相似?可以的,寫出字母對應正確的相似式;不可以的,說明是「條件不足」還是「確定不相似」。
甲:∠A=35°,∠D=35°。
乙:∠A=35°,∠E=35°。
丙:AC=6,BC=8,DF=9,EF=12。
丁:AB=34,DE=51(只知道兩條斜邊)。
戊:AC=6,BC=8,DF=18,EF=20。

兩個直角三角形 ABC 與 DEF 的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

已經有 ∠C=∠F=90° 這一組角相等。要判定相似,AA、SAS、SSS 各要幾組什麼條件?

提示 L2(只指方向)

逐項問自己:除了直角,手上有沒有第二組「對應」的角相等?或者夾著直角的兩條邊(兩條直角邊)是不是成比?注意:不一定是 A 對 D。

提示 L3(點出方法)

甲、乙:直角已經是一組了,看看第二組已知角能不能湊成 AA;先弄清楚相等的那個角,是 A 與哪一個頂點的角。丙、戊:夾著直角的兩邊分別是 AC、BC 與 DF、EF,比一比兩組的比值(SAS)。丁:想想只知道斜邊的比,夠不夠。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

直角三角形的兩個銳角和是 90°,所以乙裡 ∠B=55°、∠D=55°。丙:AC/DF = 6/9 = 2/3,BC/EF = 8/12 = 2/3。戊:AC/DF = 6/18 = 1/3,BC/EF = 8/20 = 2/5。丁:只有 AB/DE = 34/51 = 2/3 這一個比。最後一步:每一項下判斷,並寫出字母對應正確的相似式。

提示 L5(完整解答與理由)

甲:∠A=∠D、∠C=∠F=90°,AA,△ABC~△DEF。
乙:∠A=35°=∠E(不是 ∠D;∠D=90°-35°=55°),∠C=∠F=90°,AA,A 對 E、C 對 F,剩下 B 對 D,△ABC~△EDF。
丙:AC/DF = 6/9 = 2/3,BC/EF = 8/12 = 2/3,兩邊成比,而且夾角 ∠C=∠F=90°,SAS,△ABC~△DEF。
丁:只有斜邊成比(34/51=2/3),不足以判定(還缺一組角,或直角邊的比),條件不足。
戊:AC/DF = 6/18 = 1/3,BC/EF = 8/20 = 2/5,兩個比不同;改成 AC 對 EF、BC 對 DF 也不同(6/20=3/10,8/18=4/9),而兩個直角必須互相對應,所以確定不相似。
答:甲、乙、丙可以判定;丁條件不足;戊不相似。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:先備:相似與有序對應、現實情境要先寫下的假設。

第 3 題

池塘兩端是 A、B。岸上兩條繩 AC、BD 在 O 點交叉(O 在線段 AC、線段 BD 的內部)。測量員用儀器確認 ∠OAB=∠OCD。
(1) 說明 △OAB 與 △OCD 相似的理由,並寫出字母對應正確的相似式。
(2) 下面四個比例式,哪些一定成立?
甲:OA/OC = AB/CD
乙:OA/OD = AB/CD
丙:OB/OD = AB/CD
丁:OA/AB = OD/CD

池塘兩端與兩條在岸上交叉的繩的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

要說明相似,先找已經相等的角。除了題目給的那一組,還有沒有一組「不用量就一定相等」的角?

提示 L2(只指方向)

直線 AC 與直線 BD 在 O 相交,哪兩個角是對頂角?它們分別屬於哪一個三角形?

提示 L3(點出方法)

方法:∠OAB=∠OCD(題目給的)、∠AOB=∠COD(對頂角),用 AA。相似式的字母要依「相等的角」對齊:A 對哪個頂點?O 對哪個?剩下的 B 呢?再用同一位置的字母當對應邊,逐一檢查四個式子。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

∠OAB=∠OCD,所以 A 對 C;∠AOB=∠COD,所以 O 對 O;剩下 B 對 D。依這個對應,對應邊有:OA 對 OC、OB 對 OD、AB 對 CD。最後一步:寫出相似式,並檢查甲、乙、丙、丁各式的分子與分母是不是對應邊。

提示 L5(完整解答與理由)

(1) ∠OAB=∠OCD(已知);∠AOB=∠COD(對頂角,因為 A、O、C 共線且 B、O、D 共線)。AA,所以 △OAB~△OCD(O 對 O、A 對 C、B 對 D)。
(2) 對應邊:OA 對 OC、OB 對 OD、AB 對 CD。
甲:OA/OC = AB/CD,成立。
乙:OA 的對應邊是 OC,不是 OD,不成立。
丙:OB/OD = AB/CD,成立。
丁:OA/AB = OC/CD 才對,丁寫成 OD/CD,不成立。
答:(1) △OAB~△OCD;(2) 甲、丙成立。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:先備:相似與有序對應、高對高、影對影(對應邊怎麼找)。

二、練習一:影子與直立物

光線平行的影子問題:先說明為什麼相似,再列比例。

第 4 題

運動場上,同一時刻量得:標竿 AB 高 4 公尺,它的影子 BC 長 6 公尺;教學大樓 DE 的影子 EF 長 45 公尺。假設陽光是平行光線,標竿與教學大樓都垂直於水平地面,兩個影子都在同一片水平地面上。求教學大樓的高 DE。

竿、樹(或建築)與各自影子的示意圖,已知的長度標在圖上,未知的長度以問號表示。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題要先做哪一件事,才能列比例?題目有哪些假設可以拿來證相似?

提示 L2(只指方向)

標出兩個直角三角形:△ABC 與 △DEF。找出兩組對應角,並寫下每一組相等的理由。AB 的對應邊是誰?

提示 L3(點出方法)

方法:平行光線讓 ∠C=∠F,垂直地面讓 ∠B=∠E=90°,AA,△ABC~△DEF。對應邊是高對高、影對影,列 AB/DE = BC/EF。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 DE=x:4/x = 6/45,先把 6/45 化簡成 2/15。最後一步:由 4/x = 2/15 求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:陽光平行、地面水平、竿與大樓垂直地面。
②三角形:△ABC 與 △DEF。
③相似:∠ACB=∠DFE(平行光線)、∠ABC=∠DEF=90°,AA,△ABC~△DEF。
④對應邊:AB 對 DE,BC 對 EF。
⑤列式:4/DE = 6/45。
⑥解:6×DE = 4×45 = 180,DE = 180÷6 = 30。
回核:AB/BC = 4/6 = 2/3,DE/EF = 30/45 = 2/3,相同。
答:教學大樓高 30 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、測量標示單。

第 5 題

同一時刻,在水平地面上量得:樹 AB 高 16 公尺、影子 BC 長 9 公尺;旁邊一座電塔 DE 高 48 公尺。假設陽光是平行光線,樹與電塔都垂直於水平地面,兩個影子都在同一片水平地面上。求電塔影子 EF 的長度。

竿、樹(或建築)與各自影子的示意圖,已知的長度標在圖上,未知的長度以問號表示。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題要求的是影長,不是高度。兩個三角形相似的理由,和求高度時一樣嗎?

提示 L2(只指方向)

先把 △ABC 與 △DEF 畫出來,標上已知的長度和要求的 EF。找出兩組對應角,並寫下理由。

提示 L3(點出方法)

方法:平行光線與垂直地面,AA,△ABC~△DEF。對應邊:AB 對 DE(高對高),BC 對 EF(影對影)。列 AB/DE = BC/EF,把要求的 EF 設成 x。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 EF=x:16/48 = 9/x,先把 16/48 化簡成 1/3。最後一步:由 1/3 = 9/x 求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:陽光平行、地面水平、樹與電塔垂直地面。
②三角形:△ABC 與 △DEF。
③相似:∠ACB=∠DFE(平行光線)、∠ABC=∠DEF=90°,AA,△ABC~△DEF。
④對應邊:AB 對 DE,BC 對 EF。
⑤列式:AB/DE = BC/EF,即 16/48 = 9/EF。
⑥解:16×EF = 48×9 = 432,EF = 432÷16 = 27。
回核:AB/BC = 16/9,DE/EF = 48/27 = 16/9,與 16/9 相同;電塔比樹高,影子也該比樹影長,27 比 9 長。
答:電塔的影長 27 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、高對高、影對影。

第 6 題

同一時刻,在水平地面上量得:竿 AB 高 7 公尺,影子 BC 長 5 公尺。旁邊一棵樹 DE 的影子 EF 比竿的影子長 30 公尺。假設陽光是平行光線,竿與樹都垂直於水平地面,兩個影子都在同一片水平地面上。求樹高 DE。

竿、樹(或建築)與各自影子的示意圖,已知的長度標在圖上,未知的長度以問號表示。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

題目沒有直接給樹影的長度,只給了它和竿影的關係。先把 EF 算出來。

提示 L2(只指方向)

EF = BC 再加多出來的長度。算出 EF 之後,兩個三角形相似的理由,和前面的影子題一樣嗎?

提示 L3(點出方法)

方法:EF=BC+30。平行光線與垂直地面,AA,△ABC~△DEF,高對高、影對影,列 AB/DE = BC/EF。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

EF = 5+30 = 35。設 DE=x:7/x = 5/35。先把 5/35 化簡成 1/7。最後一步:由此求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:陽光平行、地面水平、竿與樹垂直地面。
②三角形:△ABC 與 △DEF。
③相似:∠ACB=∠DFE(平行光線)、∠ABC=∠DEF=90°,AA,△ABC~△DEF。
④對應邊:AB 對 DE,BC 對 EF,其中 EF=5+30=35。
⑤列式:7/DE = 5/35。
⑥解:5×DE = 7×35 = 245,DE = 245÷5 = 49。
回核:AB/BC = 7/5,DE/EF = 49/35 = 7/5,相同;樹影比竿影長,樹也比竿高。
答:樹高 49 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、解方程與回核。

三、練習二:河、瞄準與池塘

相似的理由不再是平行光線:有對頂角、共同角,還有兩邊成比例夾角相等。

第 7 題

河的一岸有 A、B、C 三點在同一條直線上(沿著岸),B 在 A、C 之間。對岸有一棵大樹 T,TA 垂直於河岸。在 C 處朝遠離河的方向、垂直於河岸走到 D,使 T、B、D 三點在同一條直線上(B 在 T、D 之間)。量得 AB=21 公尺、BC=6 公尺、CD=8 公尺。求河寬 TA。

河、對岸的樹與近岸三點、一個岸邊點 D 的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題沒有影子,也沒有平行光線。兩個三角形相似的理由要從哪裡來?

提示 L2(只指方向)

圖中有兩個直角三角形 △TAB 與 △DCB。它們有一組直角;另一組相等的角,在 B 點那裡(T、B、D 共線,A、B、C 共線)。

提示 L3(點出方法)

方法:∠TAB=∠DCB=90°;∠TBA=∠DBC(對頂角);AA,△TAB~△DCB(T 對 D、A 對 C、B 對 B)。對應邊:TA 對 DC,AB 對 CB。列 TA/DC = AB/CB。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 TA=x:x/8 = 21/6,先把 21/6 化簡成 7/2。最後一步:由 x/8 = 7/2 求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:A、B、C 共線,T、B、D 共線,TA 與 CD 都垂直於河岸;單位都是公尺。
②三角形:△TAB 與 △DCB。
③相似:∠TAB=∠DCB=90°;∠TBA=∠DBC(對頂角);AA,△TAB~△DCB(T 對 D、A 對 C、B 對 B)。
④對應邊:TA 對 DC,AB 對 CB。
⑤列式:TA/DC = AB/CB,即 TA/8 = 21/6。
⑥解:6×TA = 8×21 = 168,TA = 168÷6 = 28。
回核:TA/AB = 28/21 = 4/3,DC/CB = 8/6 = 4/3,相同。
答:河寬 TA=28 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、示範二:河寬。

第 8 題

你趴在地上,眼睛貼近地面的 E 點。前面 C 處立著一根垂直於地面的標竿 CD,高 4 公尺。你調整位置,使竿頂 D 剛好和大樓頂端 A 在同一條視線上(E、D、A 三點共線)。大樓 AB 垂直於地面,E、C、B 在地面同一條直線上,EC=5 公尺,EB=70 公尺。求大樓高 AB。

趴在地上瞄準標竿頂與大樓頂的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

兩個直角三角形 △ECD 與 △EBA 疊在一起。它們共用哪一個角?

提示 L2(只指方向)

除了共用的角,還有哪一組角相等?理由是題目的哪一句話?

提示 L3(點出方法)

方法:∠CED=∠BEA(同一個角);∠ECD=∠EBA=90°;AA,△ECD~△EBA(E 對 E、C 對 B、D 對 A)。對應邊:CD 對 BA,EC 對 EB。列 AB/CD = EB/EC。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 AB=x:x/4 = 70/5。先算 70/5。最後一步:由 x/4 = 14 求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:標竿與大樓垂直地面;E、D、A 共線;E、C、B 共線;單位都是公尺。
②三角形:△ECD 與 △EBA。
③相似:∠CED=∠BEA(同一個角);∠ECD=∠EBA=90°;AA,△ECD~△EBA(E 對 E、C 對 B、D 對 A)。
④對應邊:CD 對 BA,EC 對 EB。
⑤列式:AB/CD = EB/EC,即 AB/4 = 70/5。
⑥解:AB = 4×70÷5 = 56。
回核:EC/EB = 5/70 = 1/14,CD/AB = 4/56 = 1/14,相同。
答:大樓高 56 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、示範三:路燈(共同角)。

第 9 題

池塘兩端是 A、B。岸上有一點 P,量得 PA=45 公尺、PB=55 公尺。在線段 PA 上取 M 使 PM=18 公尺,在線段 PB 上取 N 使 PN=22 公尺,再量得 MN=26 公尺。求池塘兩端的距離 AB。

池塘兩端、岸上一點 P 與線段 MN 的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題沒有給任何角度。你手上有哪些「邊的比」可以檢查?

提示 L2(只指方向)

比一比 PM 與 PA、PN 與 PB。兩個三角形 △PMN 與 △PAB 有沒有共用的角?這個角夾在哪兩邊之間?

提示 L3(點出方法)

方法:兩組對應邊成比例,而且夾角(共用的 ∠P)相等,用 SAS,△PMN~△PAB(P 對 P、M 對 A、N 對 B)。MN 的對應邊是 AB,列 MN/AB = PM/PA。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

PM/PA = 18/45 = 2/5,PN/PB = 22/55 = 2/5,夾角 ∠P 是共用角。設 AB=x:26/x = 2/5。最後一步:由此求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:M 在線段 PA 上、N 在線段 PB 上;單位都是公尺。
②三角形:△PMN 與 △PAB。
③相似:PM/PA = 18/45 = 2/5,PN/PB = 22/55 = 2/5,兩組對應邊成比例;夾角 ∠MPN 與 ∠APB 是同一個角。SAS,△PMN~△PAB(P 對 P、M 對 A、N 對 B)。
④對應邊:MN 對 AB。
⑤列式:MN/AB = PM/PA,即 26/AB = 2/5。
⑥解:AB = 26÷(2/5) = 65。
回核:MN/AB = 26/65 = 2/5,PN/PB = 2/5,相同。
答:AB=65 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:先備:判定相似的三個條件、示範四:池塘(SAS)。

四、補救一:找出錯在哪裡(對應與方向)

每題先有一段別人的做法,請你指出錯在哪裡,再求出正確答案。

第 10 題

同一時刻,在水平地面上量得:竿 AB 高 6 公尺,影子 BC 長 9 公尺;旁邊一棵樹 DE 的影子 EF 長 54 公尺。假設陽光是平行光線,竿與樹都垂直於水平地面,兩個影子都在同一片水平地面上。小志這樣算:
「△ABC~△DEF,所以 AB/EF = DE/BC,即 6/54 = DE/9,DE=1 公尺。」
請指出小志哪裡不對,並求出正確的樹高 DE。

竿、樹(或建築)與各自影子的示意圖,已知的長度標在圖上,未知的長度以問號表示。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

先檢查小志的結果合不合理:他算出的樹高和竿高比起來如何?再回頭看他的式子。

提示 L2(只指方向)

分別檢查兩件事:他寫的 △ABC~△DEF 對不對?他由相似式寫出的比例式對不對?AB/EF 的分子與分母,各是哪個三角形的哪一條邊?

提示 L3(點出方法)

方法:先依相似式 △ABC~△DEF 列出對應邊(A 對 D、B 對 E、C 對 F,所以 AB 對 DE、BC 對 EF),再用對應邊逐一檢查他寫的每個分數。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

對應邊:AB 對 DE,BC 對 EF。用對應邊重列:6/DE = 9/54。最後一步:求出 DE,並附上單位,再和小志的式子比一比,說出差別在哪裡。

提示 L5(完整解答與理由)

小志的相似式 △ABC~△DEF 是對的,錯在比例式:AB/EF 是「竿高對樹影」,DE/BC 是「樹高對竿影」,高和影交叉,不是對應邊。結果樹高只有 1 公尺,比竿還矮,也不合理。
正確:A 對 D、B 對 E、C 對 F,所以 AB 對 DE(高對高)、BC 對 EF(影對影)。列式 6/DE = 9/54,9×DE = 6×54 = 324,DE = 324÷9 = 36。
回核:AB/BC = 6/9 = 2/3,DE/EF = 36/54 = 2/3,相同。
答:錯在高、影交叉;正確樹高 36 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:高對高、影對影、先備:相似與有序對應。

第 11 題

路燈 PQ 垂直於水平地面。一根垂直於地面的標竿 AB 高 3 公尺,豎在離燈柱腳 Q 有 16 公尺的 B 處,影子 BC 長 4 公尺。Q、B、C 在地面同一條直線上(B 在 Q、C 之間),C、A、P 三點在同一條直線上。小安這樣算:
「△CBA~△CQP,所以 AB/PQ = BC/QB,即 3/PQ = 4/16,PQ=12 公尺。」
請指出小安哪裡不對,並求出正確的燈高 PQ。

路燈、標竿與影子的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

小安的相似式是對的嗎?先不看他的算式,自己依 △CBA~△CQP 把對應的邊一組一組寫出來。

提示 L2(只指方向)

相似式 △CBA~△CQP 裡,C 對 C、B 對 Q、A 對 P。BC 的對應邊是哪一條?

提示 L3(點出方法)

方法:依字母位置找對應邊:CB 對 CQ、BA 對 QP、CA 對 CP。再檢查小安的分母 QB 是不是上面那些對應邊之一。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

對應邊:BC 對 CQ,其中 CQ 是從影尖 C 到燈柱腳 Q 的整段。Q、B、C 共線,CQ=CB+BQ=4+16。用對應邊重列:AB/PQ = BC/CQ。最後一步:算出 CQ,代入並求 PQ。

提示 L5(完整解答與理由)

小安的相似式是對的,錯在比例式:BC 的對應邊是 CQ(影尖到燈柱腳的整段),不是 QB(竿到燈柱腳)。QB 不是 △CQP 的邊,是不對應的邊。
正確:CQ=CB+BQ=4+16=20。AB/PQ = BC/CQ,即 3/PQ = 4/20,4×PQ = 3×20 = 60,PQ = 60÷4 = 15。
回核:PQ/AB = 15/3 = 5,CQ/CB = 20/4 = 5,相同。
答:錯在用 QB 取代 CQ;正確燈高 15 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:高對高、影對影、示範三:路燈(共同角)。

第 12 題

池塘兩端是 A、B。岸上兩條繩 AC、BD 在 O 點交叉(O 在線段 AC、線段 BD 的內部)。量得 OA=42 公尺、OB=54 公尺、OC=35 公尺、OD=45 公尺,CD=50 公尺。小傑這樣算:
「OA 和 OD 都在圖的上方,所以 OA 對 OD,AB/CD = OA/OD,AB=50×42÷45=140/3 公尺。」
請先說明 △OAB 與 △OCD 為什麼相似,再指出小傑哪裡不對,並求出正確的 AB。

池塘兩端與兩條在岸上交叉的繩的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題沒有任何角度。你要靠什麼來證相似?先檢查 OA 和 OC、OB 和 OD 這兩組邊的比。

提示 L2(只指方向)

兩組邊成比之後,還要有一組夾角相等。O 點的 ∠AOB 與 ∠COD 是什麼關係?

提示 L3(點出方法)

方法:OA/OC 與 OB/OD 比值相同,夾角 ∠AOB=∠COD(對頂角),SAS,△OAB~△OCD(A 對 C、B 對 D)。再從相似式的字母位置找 AB 與 OA 的對應邊,和小傑的配法比一比。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

OA/OC = 42/35 = 6/5,OB/OD = 54/45 = 6/5,夾角相等(對頂角),所以 △OAB~△OCD。AB 的對應邊是 CD,OA 的對應邊是 OC。設 AB=x:x/50 = 6/5。最後一步:由此求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

相似:OA/OC = 42/35 = 6/5,OB/OD = 54/45 = 6/5,兩組對應邊成比;∠AOB=∠COD(對頂角)。SAS,△OAB~△OCD(O 對 O、A 對 C、B 對 D)。
小傑的錯:他依圖面位置(上方對上方)把 OA 配 OD,但依相似式,A 對 C,OA 的對應邊是 OC;D 對的是 B。
正確:AB/CD = OA/OC,即 AB/50 = 6/5,AB = 50×6/5 = 60。
回核:AB/CD = 60/50 = 6/5,OB/OD = 6/5,相同。
答:錯在依圖面位置配對;正確 AB=60 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:先備:判定相似的三個條件、高對高、影對影(對應邊怎麼找)。

五、補救二:條件夠不夠(要先證相似)

先看條件夠不夠證出相似;不夠時,說明還缺什麼,補上條件後再求長度。

第 13 題

小蓮想知道校園裡一棵大樹 DE 的高。上午 9 時,她量得一根垂直於地面的竿 AB 高 5 公尺、影子 BC 長 10 公尺;下午 2 時,她量得大樹的影子 EF 長 26 公尺。她列式:
「5/DE = 10/26,所以 DE=13 公尺。」
(1) 憑這些量測,她的列式有沒有根據?說明理由。
(2) 要怎麼改,才能用相似三角形求樹高?如果改成「同一時刻」量得:竿高 5 公尺、竿影 10 公尺、樹影 46 公尺,樹高是多少?(兩者都垂直於水平地面,陽光為平行光線。)

上午與下午兩個時刻的直立物與影子的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

要列比例,前提是兩個三角形相似。想想:小蓮用的兩個三角形,各是在什麼時候量的?

提示 L2(只指方向)

陽光與地面的夾角,會隨一天的時間改變嗎?如果夾角不同,兩個直角三角形有幾組角已知相等?

提示 L3(點出方法)

方法:AA 需要兩組對應角相等。直角是一組;另一組要靠「光線與地面的夾角相同」。想想:什麼條件下,兩處的光線才能看成平行、夾角相同?(2) 改成同一時刻量之後,就有 △ABC~△DEF,高對高、影對影。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

(2) 同一時刻時,AA 成立:△ABC~△DEF,列 AB/DE = BC/EF,即 5/DE = 10/46。最後一步:求出 DE,並附上單位。(1) 請你判斷:上午與下午的夾角是不是相同?再決定 AA 能不能用。

提示 L5(完整解答與理由)

(1) 沒有根據。上午 9 時與下午 2 時,太陽的高度不同,光線與地面的夾角也不同。兩個直角三角形只確定了直角這一組角,另一組角不一定相等,AA 不成立,不能說 △ABC~△DEF,所以不能列 5/DE = 10/26。
(2) 要在同一時刻量竿影與樹影。這時光線平行,夾角相同,∠ACB=∠DFE;∠ABC=∠DEF=90°;AA,△ABC~△DEF(A 對 D、B 對 E、C 對 F)。列 AB/DE = BC/EF,即 5/DE = 10/46,10×DE = 5×46 = 230,DE = 230÷10 = 23。
回核:AB/BC = 5/10 = 1/2,DE/EF = 23/46 = 1/2,與 1/2 相同。
答:(1) 沒有根據(時刻不同,夾角不同);(2) 同一時刻量,樹高 23 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、反例與邊界。

第 14 題

你趴在地上,眼睛貼近地面的 E 點,看到標竿頂 D 剛好和大樓頂端 A 在同一條視線上(E、D、A 共線)。標竿 CD 立在 C 處,大樓 AB 立在 B 處,E、C、B 在地面同一條直線上。大樓 AB 已確認垂直於地面,但標竿 CD 有沒有垂直於地面,沒有檢查。量得 EC=8 公尺、CD=5 公尺、EB=88 公尺。小旭說:「∠E 是共同角,所以 △ECD~△EBA。」
(1) 只憑目前的條件,能不能判定 △ECD~△EBA?說明理由。
(2) 如果補量到 CD 也垂直於地面,求大樓高 AB。

趴在地上瞄準標竿頂與大樓頂的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

要用 AA 判定相似,需要幾組對應角相等?目前確定相等的有哪幾組?

提示 L2(只指方向)

列出 △ECD 與 △EBA 的三組角:E 處、C 處、B 處。哪些「確定」相等,哪些沒有確定?

提示 L3(點出方法)

方法:E 處是共同角;B 處是 90°;C 處的角呢?題目對標竿只說「沒有檢查」。想想看這樣算不算有兩組確定的角。(2) 補上 CD 垂直之後,再數一數有幾組相等的角。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

(2) 補量後 ∠ECD=∠EBA=90°,加上共同角 ∠E,AA,△ECD~△EBA(E 對 E、C 對 B、D 對 A)。對應邊:CD 對 BA,EC 對 EB,列 AB/CD = EB/EC,即 AB/5 = 88/8。最後一步:求出 AB,並附上單位。(1) 請你自己判斷:C 處的角能不能當作 90°?

提示 L5(完整解答與理由)

(1) 不能。目前確定相等的只有共同角 ∠E;∠EBA=90°,但 ∠ECD 不知道是不是 90°(竿可能是歪的)。只有一組角相等,AA 還缺一組,所以不能判定相似。
(2) 補上 ∠ECD=90° 之後:∠CED=∠BEA(同一個角)、∠ECD=∠EBA=90°,AA,△ECD~△EBA(E 對 E、C 對 B、D 對 A)。對應邊:CD 對 BA,EC 對 EB。列式 AB/CD = EB/EC,即 AB/5 = 88/8,AB = 5×88÷8 = 55。
回核:EC/EB = 8/88 = 1/11,CD/AB = 5/55 = 1/11,相同。
答:(1) 不能判定(C 處的角沒有確定);(2) AB=55 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:先備:判定相似的三個條件、反例與邊界。

第 15 題

帆布工廠依設計圖做成品。設計圖上的三角形 △DEF:DE=8 公分、DF=7 公分、∠E=60°。成品三角形 △ABC:AB=16 公分、AC=14 公分、∠B=60°。小美說:「AB/DE = AC/DF = 2,而且還有一組角相等,所以 △ABC~△DEF。」
(1) 這樣能不能判定相似?說明理由。
(2) 後來又量到 ∠A=∠D,並且設計圖上 EF=5 公分,求成品的 BC。

成品三角形 ABC 與設計圖三角形 DEF 的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

SAS 要的是「兩組對應邊成比例,而且這兩邊所夾的角相等」。小美用的那組相等的角,是哪兩邊所夾的角?

提示 L2(只指方向)

在 △ABC 裡,AB 與 AC 夾在哪個頂點?小美的相等角 ∠B 在不在這兩邊之間?

提示 L3(點出方法)

方法:AB、AC 所夾的角是 ∠A,對應的是 DE、DF 所夾的 ∠D。先看小美用的相等角是不是這一組,再決定 SAS 能不能用。(2) 補上 ∠A=∠D 之後,再檢查 SAS 的兩個要件。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

(2) 補上 ∠A=∠D:AB/DE = AC/DF = 2,夾角 ∠A=∠D,SAS,△ABC~△DEF。對應邊:BC 對 EF。設 BC=x:x/5 = 2。最後一步:求出 x,並附上單位。(1) 請想想:只靠「兩邊成比、非夾角相等」,三角形的形狀有沒有被唯一決定。

提示 L5(完整解答與理由)

(1) 不能。AB、AC 所夾的角是 ∠A,小美給的 ∠B 不是夾角,SAS 不成立。沒有夾角的條件時,形狀可能不只一種:過 A 作 BC 的垂線,垂足 H。∠B=60° 時,直角三角形 ABH 的 BH 是斜邊 AB 的一半,BH=8,AH 的平方是 16×16-8×8=192,HC 的平方是 14×14-192=4,HC=2,所以成品的 BC 可以是 8+2=10,也可以是 8-2=6。設計圖一邊同樣處理:作 D 到 EF 的垂線,垂足 H',EH'=4,DH' 的平方是 8×8-4×4=48,H'F 的平方是 7×7-48=1,所以 EF 可以是 4+1=5,也可以是 4-1=3。若成品 BC=6、設計圖 EF=5,就有 16/8=2、14/7=2,但 6/5 不等於 2,兩個三角形並不相似。所以只憑這些條件,不能判定相似。
(2) 補上 ∠A=∠D 後,兩組對應邊成比(AB/DE=AC/DF=2),夾角 ∠A=∠D,SAS,△ABC~△DEF(A 對 D、B 對 E、C 對 F)。BC 對 EF:BC/EF = 2,BC = 2×5 = 10。
回核:成品三邊 16、14、10 恰好是設計圖三邊 8、7、5 的 2 倍;BC=10 正是 (1) 裡 8+2 的那一種情形。
答:(1) 不能判定(相等的角不是夾角);(2) BC=10 公分。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:先備:判定相似的三個條件、反例與邊界。

六、遷移:換個情境

情境與條件換了樣子,流程不變:先證相似,再配對,再列式。

第 16 題

小明想知道校園大樹 PT 的高。他把一面小鏡子平放在地上的 M 點,退到 F 點站定,眼睛 E 剛好從鏡子中看到樹頂 P。已知小明眼睛離地的高度 EF=1.5 公尺,FM=3 公尺,MT=34 公尺。假設:地面水平;小明與樹都垂直於地面;F、M、T 在地面同一條直線上;光的反射定律「入射角等於反射角」,使得 ∠EMF=∠PMT。求樹高 PT。

地上的小鏡子與鏡中看到樹頂的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題的相似理由,來自鏡子的反射。題目給了哪一組角相等?還有哪一組角相等?

提示 L2(只指方向)

圖中有兩個直角三角形 △EFM 與 △PTM。它們各有一個直角,另一組相等的角在 M 點。

提示 L3(點出方法)

方法:∠EFM=∠PTM=90°;∠EMF=∠PMT(反射定律);AA,△EFM~△PTM(E 對 P、F 對 T、M 對 M)。對應邊:EF 對 PT,FM 對 TM。列 EF/PT = FM/TM。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 PT=x:1.5/x = 3/34。最後一步:由此求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:地面水平;人與樹垂直地面;F、M、T 共線;∠EMF=∠PMT(入射角等於反射角);單位為公尺。
②三角形:△EFM 與 △PTM。
③相似:∠EFM=∠PTM=90°;∠EMF=∠PMT;AA,△EFM~△PTM(E 對 P、F 對 T、M 對 M)。
④對應邊:EF 對 PT,FM 對 TM。
⑤列式:EF/PT = FM/TM,即 1.5/PT = 3/34。
⑥解:3×PT = 1.5×34 = 51,PT = 51÷3 = 17。
回核:EF/FM = 1.5/3 = 0.5,PT/TM = 17/34 = 0.5,相同。
答:樹高 17 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:現實情境要先寫下的假設、測量標示單。

第 17 題

測量員要量河寬 TA(T 是對岸的一棵樹,TA 垂直於近岸,A、B 在近岸)。他量得 AB=70 公尺,用儀器確認 ∠A=90°,並量出 ∠B 的大小。接著他在近岸的空地上,用木樁和繩子做出一個較小的三角形 A'B'T':使 ∠A'=90°、∠B'=∠B、A'B'=5 公尺。量得 A'T'=6 公尺。求河寬 TA。

河岸的大三角形與空地上的小三角形的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

大三角形 TAB 與空地上的小三角形,有哪些角相等?為什麼要讓 ∠B'=∠B?

提示 L2(只指方向)

兩個三角形各有一個直角,再加上 ∠B=∠B',已經有幾組對應角相等?

提示 L3(點出方法)

方法:∠A=∠A'=90°、∠B=∠B',AA,△TAB~△T'A'B'(T 對 T'、A 對 A'、B 對 B')。可以比同一個三角形裡的兩邊:TA/AB = A'T'/A'B'。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

設 TA=x:x/70 = 6/5。最後一步:由此求出 x,並附上單位。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:TA 垂直近岸;小三角形的角照大三角形做出;單位都是公尺。
②三角形:大三角形 △TAB 與小三角形 △T'A'B'。
③相似:∠A=∠A'=90°;∠B=∠B';AA,△TAB~△T'A'B'(T 對 T'、A 對 A'、B 對 B')。
④對應邊:TA 對 T'A',AB 對 A'B'。
⑤列式:TA/AB = A'T'/A'B',即 TA/70 = 6/5。(比同一個三角形裡的兩邊。)
⑥解:TA = 70×6÷5 = 84。
回核:TA/A'T' = 84/6,AB/A'B' = 70/5,同樣是 14,相同。
答:河寬 TA=84 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:測量標示單、解方程與回核。

第 18 題

路燈 PQ 高 8 公尺,垂直於水平地面。一根垂直於地面的標竿 AB 高 2 公尺,豎在離燈柱腳 Q 有 9 公尺的 B 處,竿的影子是 BC。Q、B、C 在地面同一條直線上(B 在 Q、C 之間),C、A、P 三點在同一條直線上。設影長 BC=x 公尺,求 x。

路燈、標竿與影子的示意圖。
圖為示意,不依比例;長度以題目標示的數字為準。
提示 L1(只指方向)

這題的未知量 x 會出現在比例式的兩個地方。先想:相似的理由是什麼?哪一段長度要用 x 表示?

提示 L2(只指方向)

△CBA 與 △CQP 共用哪個角?另一組相等的角是哪裡來的?CQ 要怎麼用 x 表示?

提示 L3(點出方法)

方法:∠C 是共同角;∠CBA=∠CQP=90°;AA,△CBA~△CQP(C 對 C、B 對 Q、A 對 P)。對應邊:AB 對 PQ,BC 對 CQ,其中 CQ=CB+BQ。列 AB/PQ = BC/CQ。

提示 L4(接近完整,最後一步留給你)

CQ=x+9。列式:2/8 = x/(x+9)。先把 2/8 化簡成 1/4。最後一步:交叉相乘(括號要整個乘開),移項解出 x。

提示 L5(完整解答與理由)

①假設:燈柱與標竿垂直地面;Q、B、C 共線;C、A、P 共線;單位為公尺。
②三角形:△CBA 與 △CQP。
③相似:∠C 是共同角;∠CBA=∠CQP=90°;AA,△CBA~△CQP(C 對 C、B 對 Q、A 對 P)。
④對應邊:AB 對 PQ,BC 對 CQ,其中 CQ=CB+BQ=x+9。
⑤列式:AB/PQ = BC/CQ,即 2/8 = x/(x+9)。
⑥解:交叉相乘 2×(x+9) = 8×x,2x+18 = 8x,18 = 6x,x = 3。
回核:CQ=3+9=12,BC/CQ = 3/12 = 1/4,AB/PQ = 2/8 = 1/4,相同。
答:影長 BC=3 公尺。

常見錯法與補救(做完再看)

回課文:解方程與回核、示範三:路燈(共同角)。

回課文