八年級數學 · 尺規作圖 · 閱讀講義

用尺規作線段中垂線

準備圓規與無刻度直尺,跟著等距的線索,把作圖過程留下來。

為什麼要作中垂線

要把線段AB平分並取得垂直方向,不能先用刻度量中點再徒手畫線。圓規能把同一距離帶到兩個端點;兩組等半徑弧的交點都到A/B一樣遠,連起來便得到中垂線。

先選圓規張距

A、B必須不同。選共同張距r大於AB一半,不必讀刻度:直接取AB為張距就一定大於一半。以A為圓心,在AB兩側畫足夠長的弧。此處圖用另一合法張距作示意,學生不必做出完全相同的交點位置。

保持同一張距,找兩個交點

保持同一張距,移圓心到B,在兩側畫弧,與A心弧交於不同C、D。張距大於半段才有兩個不同交點;恰為半段只有一個切點,太小則沒有交點。若失敗,重新選較大共同張距並重作兩中心弧,不能一邊改大而保留另一邊原張距。

連成完整直線

教圖依次顯示①A心弧;②同張距B心弧交出兩側C/D;③用不讀刻度直尺連C、D向兩端延長成完整直線,與AB交於M。保留兩組弧、交點來源和順序。M由成品直線與AB相交得到,不是先量出的位置。

圖可左右滑動,或點此放大作圖示意。

A、B同張距圓弧交於C、D;連CD,得到AB中垂線。下方依序顯示三個作圖步驟。
同張距弧、兩個交點、完整直線:依序保留每一步。

為什麼這樣作一定成立

兩組同半徑弧給CA=CB、DA=DB。到A/B等距的點都在AB中垂線上,C/D不同,兩點唯一決定直線,所以CD就是AB中垂線,通過中點且垂直AB。若等距性質尚未教,可先補:等腰三角形頂點連基底中點,兩側三角形由SSS全等,形成相等的相鄰平角兩半,故為直角。本題可簡短引用等距性質,不要求重新寫完整證明。

張距太小會怎樣

張距小於半段時兩圓分離,等於半段時相切。兩種情況都沒有不同C/D,不能連成中垂線。把一個交點寫兩個名稱不能補救;必須加大共同張距後重新畫兩組弧。

兩邊張距不同時

若從A移到B時改了張距,CA=CB與DA=DB便沒有根據,即使連線看起來垂直也不能據此認定構作合格。重新固定同一張距再畫兩組弧,保留原錯圖及修正順序,不只更改文字理由。

換個方向仍然成立

線段斜置或垂直時,兩側是相對AB所在直線而言,不固定指畫面的上/下。端點方向反過來或C/D名稱互換不改變等距性與最後的完整直線。保留足夠作圖空間;使用不同合法共同張距時,交點可不同,不必做出與示意圖完全相同的交點位置。

讀圖與保留作圖過程

題圖只給AB,不預先畫中點或垂線。答案主圖與三分框逐步新增兩中心弧、C/D、直線CD及最後的M/直角標。教表列兩弧、交點與成品的等距證據。這是幾何示意;練習時請保留自己的圓弧、交點來源、線與工具順序。

表可左右滑動,或點此放大等距證據表。

A/B同張距弧:共同r大於AB一半。不同C/D:CA=CB、DA=DB。完整CD:平分且垂直AB。

檢查自己的成品

若取AB為張距,兩圓必有兩個交點;也能取其他大於半段的共同張距。圖上C/D距離、線朝向及端點排列都可變,構作要求仍是相同張距、不同交點和完整CD。中點與垂直兩個性質缺一不能叫中垂線。

連接前面的知識

前面用到了圓半徑相等與等距軌跡。往後需要不讀刻度取得線段中點或垂直方向時,可用此構作保留等距證據。

卡住時怎麼辦

可直接求助。保存原弧、交點、線、順序與時間;張距問題回看「先選圓規張距」與「張距太小會怎樣」,同張距問題回看「保持同一張距」與「兩邊張距不同時」,連線回看「連成完整直線」,理由回看「為什麼這樣作一定成立」。補教後自述等距證據,再用沒看過的新圖自己作圖、重做原錯題,另日再練習。接受提示後完成與自己獨立完成要分開記錄;仍然卡住可請老師換個方法說明。會背步驟還需要親自作圖。

從看懂到自己作出來

理解後,還要能自己說明概念,並在至少兩張沒看過的基本圖上,不靠提示作出兩中心同張距弧、不同C/D、完整CD,說明中點與垂直的理由;也需要新的遷移題與另日練習。理由可簡短自述,無須重寫完整證明;原弧來源與工具操作不可省。示意圖的坐標、選擇題或數值答案不能替代尺規成品。

練習與測驗的界線

本頁提供閱讀與作圖示例,不提供計時測驗、作圖上傳或自動評分,也不把閱讀完成認定為精熟。實際測驗開始前,應先知道作圖目的、工具、時間與提示規則。到期應保留已完成與未完成的作圖,追加提示與補教後的成果另外記錄。

闔上講義,用自己的話回想

先自己說明;卡住時再回看對應段落。這些問題供自我整理,不會自動記為測驗成績。

  1. 什麼是線段中垂線?這個作圖需要哪些條件? 回看講解
  2. 為什麼需要不用刻度或徒手的作法? 回看講解
  3. 張距太小或兩邊張距不同,為什麼不能支持構作? 回看講解
  4. 怎麼利用兩個不同交點取得中垂線? 回看講解
  5. 為什麼等距性與兩點定線能說明作法成立? 回看講解
  6. 你現在能保留哪些弧與順序,完成什麼作圖? 回看講解
  7. 這個作法連接了圓半徑與等距軌跡的哪些知識? 回看講解
  8. 往後需要取得中點或垂直方向時,可以怎麼用它? 回看講解