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📐 數學 · 第 12 堂

平面幾何 — 圖形推理題,看圖說故事搶高分

⏱ 約 30 分鐘📝 12 題深度測驗
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👁️ 閉目養神,準備衝刺 💪

📖 一、核心方法完整教學:平面幾何圖形推理 — 從標記到答案的四步法

🔥 學測必考

學測數學的平面幾何題,關鍵不在大量計算,而在「看圖說故事」。圖形上的一個等長符號、一個直角標記,往往就暗示了整道題的核心定理。本堂課教你如何快速解讀圖形條件、善用輔助線與面積法,十秒內理出解題路徑。

🔍 技巧一:圖形條件速讀與聯想 — 從符號到性質

看到「∥」或「//」立刻聯想同位角、內錯角、同側內角;看到等長或等角標記,馬上判斷是否出現等腰三角形、全等形或平行四邊形;看到直角標記,聯想畢氏定理、半圓上的圓周角;看到弧的記號則搜尋相等的弦與圓周角。每個符號都是題目給你的提示。

如圖,AB 為圓 O 的直徑,C 在圓上,∠CAB=30°,D 為圓上另一點,且 CD∥AB,求∠CDA。
AB 為直徑 ⇒ ∠ACB=90°直徑所對的圓周角必為直角,先將這條垂直關係標在圖上。🔥考點:直徑→直角。
△ABC 中,∠CAB=30° ⇒ ∠ABC=60°內角和 180°,減去已知兩角得到第三角,此時三角形內角全清。🔥考點:內角和換算。
CD∥AB ⇒ ∠DCB=∠ABC=60°,且同弧 BC 上的圓周角∠CDA=∠CBA=60°平行線內錯角相等,搭上圓周角定理,答案直接浮現。🔥考點:平行線+圓周角。
💡 看到平行與圓,立刻搜尋內錯角、同位角與圓周角的連動,就能在數秒內完成角度轉換。
🤔 常見疑問:若圖形有多組平行線,不確定對應角怎麼辦?
先選一條明確的截線,把已知角度標上,再沿平行線依序推送同位角與內錯角。必要時用不同色筆區分不同組的平行線,可避免混淆。

🔍 技巧二:輔助線的智慧 — 連接、作高、作平行線

當題目的條件分佈在圖形各處無法直接連結時,一條精準的輔助線就能構造出特殊三角形或平行四邊形,讓隱藏的長度或角度關係豁然開朗。最常用的三種:從頂點向對邊作垂線、連接對角線、過中點作平行線或中位線。

如圖,直角梯形 ABCD,AD∥BC,∠A=90°,AB=3,AD=2,BC=5,求 CD 長。
作 DE⊥BC 於 E從點 D 向底邊 BC 作垂線,立刻將梯形分割成矩形與直角三角形。🔥考點:作垂線創造直角三角形。
四邊形 ABED 為矩形 ⇒ DE=AB=3,BE=AD=2∠A=90° 且 AD∥BC,DE⊥BC,自然形成矩形,對邊相等。🔥考點:矩形性質。
EC=BC-BE=3,Rt△DEC 中,CD=√(3²+3²)=3√2斜邊用畢氏定理,答案乾淨俐落。🔥考點:畢氏定理。
💡 看到直角梯形求斜腰,二話不說先作高,立刻將問題簡化為直角三角形。
🤔 常見疑問:作高後矩形不明顯怎麼辦?
確認你的垂足落在底邊上,利用已知的直角與一組平行邊,可以證明該四邊形為矩形。務必在圖上標出所有垂直和平行條件,證明步驟不能跳過。

🔍 技巧三:面積法 — 善用等高與共角快速求比

圖形推理中,若出現求面積比或反推長度比的需求,面積公式與比例關係往往比全等或相似更直接。等高三角形面積比等於底邊比,共角三角形面積比等於夾邊乘積比,這些是學測的得分利器。

如圖,△ABC 中,D 在 AB 上,AD:DB=2:3,E 在 AC 上,AE:EC=1:2,求△ADE 與四邊形 BCED 的面積比。
△ADE 與 △ABC 共用∠A兩三角形夾角相等,面積比等於夾邊乘積比,不需計算高。🔥考點:共角三角形面積公式。
面積比=(AD×AE):(AB×AC)=(2×1):(5×3)=2:15AB=AD+DB=5,AC=AE+EC=3,代乘積比即可。🔥考點:邊長比組合。
四邊形 BCED 面積=△ABC-△ADE,故比=2:(15-2)=2:13整體減部分,得到正確比。🔥考點:差比轉換。
💡 共角三角形的面積比「只看夾邊乘積」,是高投資報酬率的秒殺技。
🤔 常見疑問:若題目沒有明確的共角怎麼辦?
可用輔助線連接對角線創造共角三角形,或改以等高模型處理。等高三角形只要底邊在同一條線上,面積比就是底邊比,同樣很好用。

🔍 技巧四:圓的性質 — 圓周角、弦切角、圓內接四邊形

圓是學測圖形推理的大熱門。掌握「同弧所對圓周角相等」「直徑對直角」「弦切角等於所夾弧上的圓周角」「圓內接四邊形對角互補」四大核心,幾乎能解所有圓的推理題。

如圖,圓內接四邊形 ABCD,已知∠A=70°,∠B=85°,求∠C 與∠D。
圓內接四邊形對角互補 ⇒ ∠A+∠C=180°只要認出四點共圓,立刻套用對角互補。🔥考點:圓內接四邊形基本性質。
∠C=180°-70°=110°純計算,從 180° 扣掉已知角。🔥考點:互補角度求法。
∠B+∠D=180° ⇒ ∠D=180°-85°=95°同理,一組對角滿足後另一組自動成立。🔥考點:雙重驗證。
💡 看到「圓內接四邊形」五個字,反射動作先寫下對角互補的兩條方程式。
🤔 常見疑問:如果四邊形並沒有明確說是圓內接,該如何判斷?
觀察題目是否給出對角互補、或同一線段兩端張出的角相等,這些都是共圓的暗示。必要時可自行證明四點共圓後再使用性質。
⚠️ 常見失誤:亂用全等或相似時未注意對應邊角順序;看到平行就亂認同位角卻搞錯截線;使用面積比時忽略了高或夾角必須相同;誤以為對角互補就有外接圓,但那是充要條件,需確認四邊形確實共圓。
常見圖形必備性質常考點
等腰三角形三線合一、底角相等頂角平分線垂直平分底邊
直角三角形畢氏定理、斜邊中點到三頂點等距斜邊中線=斜邊一半
平行四邊形對邊等長且平行、對角線互相平分對角線內分比例
梯形中位線=(上底+下底)/2平行線截比例線段
圓(直徑)直徑對直角圓周角 90°、垂直關係
圓(弦)等弦對等弧、等圓周角相交弦定理
圓(切割線)弦切角定理、切割線定理切線長相等、平方關係
相似三角形面積比=邊長平方比平行截比例

🔤 二、速記整理表

技巧用法考點記憶口訣
圖形標記速讀等長、等角、平行、直角符號快速辨識等腰、全等、平行四邊形見等想對,見平想內錯
輔助線-作高直角梯形、一般三角形求高構造直角三角形,畢氏定理梯形高作,直角現
輔助線-連對角線平行四邊形、梯形、任意四邊形利用對角線互相平分、中點連線對角一牽,中點見
輔助線-中位線三角形兩邊中點連線、梯形兩腰中點平行第三邊(或兩底),長度=一半(或和的一半)中點連,長度半
面積法-等高模型等高三角形面積比=底邊比線段比轉面積比同高面比底
面積法-共角模型兩三角形有一角相等面積比=夾邊乘積比共角乘積比
圓-圓周角定理同弧所對圓周角相等,圓心角2倍角度轉換同弧角相等
圓-弦切角弦切角=所夾弧上的圓周角快速找等角弦切夾弧等對角
圓內接四邊形對角互補證明共圓、角度計算接四邊形對角補
相似三角形平行截比例、AA 相似邊長比推未知AA 兩角比例來
📜 總口訣:標記等平先入眼,輔助高對中位連;面積比例看底積,圓找弧對角互補弦。

🎯 三、考場 SOP — 平面幾何圖形推理

1
圈條件(1 分鐘)
仔細讀題,在圖上標出所有等長、等角、平行、垂直、中點、弧等記號。條件看完前絕不輕易下筆計算。
2
想模型(1 分鐘)
辨認圖中出現哪些基本圖形(等腰三角形、直角三角形、平行四邊形、梯形、圓內接四邊形等),並在腦中列出相關的定理清單。
3
定輔助線(1~2 分鐘)
若條件散落,嘗試作輔助線:見直角梯形先作高,見中點考慮中位線,見圓且缺直徑就連半徑,見平行且缺長度就想像平移一條線。
4
推演計算(2~3 分鐘)
選定方法(全等、相似、面積比、圓性質)開始嚴謹推導,列比例或方程式,一步一驗證,避免跳步。
5
核驗(1 分鐘)
檢查答案是否合理:三角形內角和是否 180°?直角用畢氏定理時是否滿足?長度是否正數?與選項吻合後再畫卡。
⏱️ 建議時間分配:總時長約 7 分鐘,視題目難度可彈性調整至 10 分鐘。看到太複雜的圖,最多給自己 12 分鐘,不戀戰。

📝 四、學測實戰區

實戰題 1|射影定理與圓
如圖,AB 為半圓 O 的直徑,C 在半圓上,作 CD⊥AB 於 D。已知 AD=9,BD=4,求 CD 的長度。
(A) 6 (B) 12 (C) 2√13 (D) 3√5
看解析

答案:(A)

連接 AC、BC,因 AB 為直徑,∠ACB=90°。在直角三角形 ACB 中,CD 是斜邊上的高,根據射影定理(子母性質):CD²=AD×BD=9×4=36,故 CD=6。

(B) 12:誤以為 CD=AD+BD;(C) 2√13:混淆為畢氏定理求斜邊;(D) 3√5:亂用平方和再開根號。

實戰題 2|梯形中位線+直角三角形斜邊中線
如圖,梯形 ABCD 中,AD∥BC,E 為 CD 中點,且 AE⊥BE。已知 AD=3,BC=7,求 AB 的長度。
(A) 5 (B) 8 (C) 10 (D) 12
看解析

答案:(C)

過 E 作 EF∥AD 交 AB 於 F。因 E 為 CD 中點且 AD∥BC,得 F 為 AB 中點,且 EF 為梯形中位線,長度=(AD+BC)/2=(3+7)/2=5。在直角三角形 AEB 中,斜邊上的中線 EF 等於斜邊的一半,故 AB=2×EF=10。

(A) 5:只算出中位線長度就當作答案;(B) 8:將中位線長誤加其他線段;(D) 12:誤用 (AD+BC)×2 的錯誤公式。

📝 五、深度測驗 12 題

答對 8 題(67%)解鎖下一堂。

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