强基初中数学&学Python——第133课 三角形的内角

  在计算机上用《几何画板》软件任意画一个三角形,量出它的各内角并计算它们的和,然后随意改变所画三角形的形状,再量出变化后的各内角,计算内角和。由此你能得出什么结论?请看下面视频。

  从上面的视频,我们进一步引证了在小学通过度量或剪拼得出的结论——任意一个三角形的内角和等于180°。

  通过度量(包括上面视频的方法)或剪拼的方法,可以验证三角形的内角和等于180°。但是,由于测量常常有误差,软件计算也受到精确的的限制,这种“验证”不是“数学证明”,不能完全让人信服;又由于形状不同的三角形有无数个,我们不可能用上述方法一一验证所有三角形的内角和等于180°。所以,需要通过推理的方法去证明:任意一个三角形的内角和一定等于180°。


【探究】

  在纸上任意画一个三角形,将它的内角剪下拼合在一起,就得到一个平角。从这个操作过程中,你能发现证明的思路吗?

  上面的拼合中,有不同的方法。你用了下图中的哪种方法?

 

  在图(1)中,∠B和∠C分别拼在∠A的左右,三个角合起来形成一个平角,出现一条过点A的直线l,移动后的∠B和∠C各有一条边在直线l上。想一想,直线l与△ABC的边BC有什么关系?由这个图你能想出证明“三角形的内角和等于180°”的方法吗?

  由上述拼合过程得到启发,过△ABC的顶点A作直线l平行于△ABC的边BC(如下图),

 

那么由平行线的性质与平角的定义就能证明“三角形的内角和等于180°”这个结论。

  已知:△ABC(上图)

  求证:∠A+∠B+C=180°。

  证明:如上图,过点A作直线l,使l//BC。

  ∵ l//BC,

  ∴ ∠2=∠4 (两直线平行,内错角相等)。

  同理∠3=∠5。

  ∵ ∠1,∠4,∠5组成平角,

  ∴ ∠1+∠4+∠5=180° (平角定义)。

  ∴ ∠1+∠2+∠3=180° (等量代换)。

  以上我们就证明了任意一个三角形的内角和都等于180°,得到如下定理:

  三角形内角和定理  三角形三个内角的和等于180°。

 

【课堂练习】

  如果用第二种拼法而受启发,给出证明。

 

  例1 如下图,

 

在△ABC中,∠BAC=40°,∠B=75°,AD是△ABC的角平分线。求∠ADB的度数。

  解:由∠BAC=40°,AD是△ABC的角平分线,得

∠BAD=(1/2)∠BAC=20°。

  在△ABD中,

∠ADB=180°-∠B-∠BAD=180°-75°-20°=85°。

 

  例 2 下图

 

是A,B,C三岛的平面图,C岛在A岛的北偏东50°方向,B岛在A岛的北偏东80°方向,C岛在B岛的北偏西40°方向。从B岛看A,C两岛的视角∠ABC是多少度?从C岛看A,B两岛的视角∠ACB呢?

  分析:A,B,C三岛的连线构成△ABC,所求的∠ACB是△ABC的一个内角。如果能求出∠CAB,∠ABC,就能求出∠ACB。

  解: ∠CAB=∠BAD-∠CAD=80°-50°=30°。

  由AD//BE,得

∠BAD+∠ABE=180°

  所以

∠ABE=180°-∠BAD=180°-80°=100°,

∠ABC=∠ABE-∠EBC=100-40°=60°。

  在△ABC中,

∠ACB=180°-∠ABC-∠CAB=180°-60°-30°=90°。

  答:从B岛看A,C两岛的视角∠ABC是60°,从C岛看A,B两岛的视角∠ACB是90°。

  下面用进行另一种方法解答。

  解2:如下图,

 

  延长AB到B',由AD//BE,得

∠EBB'=∠DAB=80°,

  所以

∠ABC=180°-∠EBB'-∠EBC=180°-80°-40°=60°。

∠CAB=∠BAD-∠CAD=80°-50°=30°。

  在△ABC中,

∠ACB=180°-∠ABC-∠CAB=180°-60°-30°=90°。

  答:从B岛看A,C两岛的视角∠ABC是60°,从C岛看A,B两岛的视角∠ACB是90°。

 

【练习】

1. 如下图,

 

从A处观测C处的仰角∠CAD=30°,从B处观测C处的仰角∠CBD=45°。从C处观测A,B两处的视角∠ACB是多少度?

2. 如下图,

 

一种滑翔伞的形状是左右对称的四边形ABCD,其中∠A=150°,∠B=∠D=40°。求∠C的度数。

 

  如下图,

 

在直角三角形ABC中,∠C=90°,由三角形内角和定理,得

∠A+∠B+∠C=180°,

即

∠A+∠B+90°=180°,

所以

∠A+∠B=90°。

  三角形内角和在直角三角形中的形式——直角三角形的两个锐角互余。

  直角三角形可以用符号“Rt△”表示,直角角形ABC可以写成Rt△ABC。

 

  例 3 如下图,

 

∠C=∠D=90°,AD,BC相交于点E。∠CAE与∠DBE有什么关系?为什么?

  解: 在Rt△ACE中,

∠CAE=90°-∠AEC。

  在Rt△BDE中,

∠DBE=90°-∠BED。

  ∵ ∠AEC=∠BED,

  ∴ ∠CAE=∠DBE。

 

【思考】

  我们知道,如果一个三角形是直角三角形,那么这个三角形有两个角互余。它的逆命题是,如果三角形有两个角互余,那么这个三角形是直角三角形,成立吗?请你说说理由。

 

  由于三角形内角和是一个平角,而其中有两角互补,即和是直角,那么剩下的一个角也一定是直角,所以这个三角形一定是直角三角形。

  有两个角互余的三角形是直角三角形。

 

【练习】

1. 如下图,

 

∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足为D。∠ACD与∠B有什么关系?为什么?

2. 如下图,

 

∠C=90°,∠1=∠2,△ADE是直角三角形吗?为什么?