【初中數(shù)學】特殊角度的直角三角形(30度、45度)

作者介紹:
大爽老師,以前做過高中數(shù)學線上一對一輔導老師
現(xiàn)在賦閑在家,與大家分享一些初高中數(shù)學的知識,方法與思路。

適用范圍: 初二下學期,學完勾股定理(人教版 第17章)之后。

核心掌握

30^\circ45^\circ 度的直角三角形的邊的關系如下。

11_1.png

注意:圖中數(shù)字展示的是邊之間的倍數(shù)關系。

即以下兩個結論(重點)

  • 等腰直角三角形,斜邊是直角邊的\sqrt 2
  • 30^\circ的直角三角形中,30^\circ所對的直角邊是斜邊的一半。
    (60^\circ所對的直角邊是30^\circ所對的直角邊的\sqrt 3倍)

詳細證明

等腰直角三角形

不妨設一條直角邊長為a, \\ 則另一條直角邊也為a (等腰)\\ 根據勾股定理,斜邊的長為 \\ \sqrt {a^2 + a^2} = \sqrt {2a^2} = \sqrt 2 a \\ 即斜邊是直角邊的\sqrt 2倍

30度的直角三角形

關鍵是證明出
30^\circ所對的直角邊是斜邊的一半。

之后的 (60^\circ所對的直角邊是30^\circ所對的直角邊的\sqrt 3倍)則可以用勾股定理很快得到。

這里提供兩種證明方式,一簡單,一稍復雜。

證法1:翻折創(chuàng)造等邊三角形

11_2.png

\begin{align} & 如圖所示,延長AB至D, 使得BD=AB \\ & \begin{cases} BC = BC \\ \angle ABC = \angle DBC = 90^\circ \quad \Rightarrow \quad \triangle ABC \cong \triangle DBC (SAS)\\ AB = DB \end{cases} \\ & \therefore \angle D = \angle A = 60^\circ, \triangle ADC 是等邊三角形。 \\ & \therefore AC = AD = 2 AB \\ \end{align}

證法2:斜邊中線

定理: 直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半。
平行四邊形那一章節(jié)里會學到該定理(人教版 第十八章 初二下學期)。

11_3.png

\begin{align} & 如圖,取AC中點D,連接BD。\\ & \because 直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半\\ & \therefore BD = \frac 1 2 AC = AD = DC \\ & \because 等腰\triangle ADB 中,\angle A = 60^\circ \\ & \therefore \triangle ADB 是等邊三角形\\ & (有一個角是60^\circ的等腰三角形是等邊三角形) \\ & AB = AD = \frac 1 2 AC \end{align}

之后根據勾股定理可得

BC = \sqrt {AC^2 - AB^2} = \sqrt {(2AB)^2 - AB^2} = \sqrt3 AB

基礎練習1

如下圖所示,求出每一個特殊三角形中,對應的邊長(紅色標記的字母)

11_4.png

基礎練習2

如下圖所示,\triangle ABC中,\angle BAC=90^\circ,\angle C=60^\circ,\\ AC=4,AD \perp BC,求BD的長。

11_5.png

拓展練習

如下圖所示,求出每一個特殊三角形中,對應的邊長(紅色標記的字母)

11_6.png

答案

基礎練習1

  1. a = \sqrt 2
  2. a = \sqrt 3, c = 2 \sqrt 3
  3. c = 1
  4. a = \frac 5 2, b = \frac 5 2 \sqrt 3

基礎練習2
BD=6

思路: BC= 2AC= 8, DC=\frac 1 2 AC = 2, BD= BC - DC = 6

拓展練習

  1. b = 2\sqrt 6
  2. b = 3 \sqrt 2, c = 2 \sqrt 3

思路如下圖:

11_7.png
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