紙筆・推理・練習

角平分線:垂直距離與正向證明|教師參考

分清垂直距離與斜線段,練習等距計算,再逐步減少 AAS 證明支架。

40 分鐘 · 八上・正文 25–26 頁・基訓第 13 課時

教材對照:八上全等三角形・角平分線

一題示範、一題帶做、八題核心、四題補練及兩題進階。學生紙筆作答,教師控制揭示。

  1. 4′先備檢查
  2. 5′短探究/概念示範
  3. 8′示範與帶做
  4. 15′獨立練習
  5. 5′訂正
  6. 3′離堂題

觀察・解釋

練習前先想一想

保持 P 在平分線上,比較 OP=2、4、6:哪兩個量一直相等,哪些量會變?再把 P 移離平分線。

整理關鍵概念

內角平分線上的點到兩邊的垂直距離相等。量度提供猜想,全等論證才給出一般證明。

可按本頁問題作紙筆討論;原活動另頁開啟。

教師示範1

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。用全等三角形證明 PM=PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
帶做2

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。完成證明表,不可把 PM=PN 當作證明的已知。

  1. ∠OMP=∠___=90°,因為___。
  2. ∠MOP=∠___,因為___。
  3. ___=___ 為公共邊,所以 △OPM≅△OPN(___)。
  4. 所以 ___=___,理由是___。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
先備3

M、Q 在 OA 上,PM⊥OA,而 PQ 是斜線段。哪條線段表示 P 到 OA 的距離?

  1. PQ
  2. OM
  3. PM
  4. OP
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 選 PM,並說明垂直條件。
先備4

OP 平分 ∠AOB=64°。求 ∠AOP。

  1. 64°
  2. 90°
  3. 128°
  4. 32°
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 把整角除以二,並保留度數單位。
獨立練習5

P 在 ∠AOB 的內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。若 PM=6.4 cm,求 PN 並寫出所用性質。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
獨立練習6

OP 是 ∠AOB=74° 的內角平分線。求 ∠PON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 寫 37° 及平分的理由。
獨立練習7

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=2x+1 cm,PN=3x−2 cm。求 x,並檢查兩個長度均為正。

2x+1=3x−22x+1=3x-2
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 以垂直距離相等說明方程。
  • 解得 x=3,並核對兩長度均為 7 cm。
獨立練習8

ST 平分 ∠CSD,T 在角內,TH⊥SC、TK⊥SD。自行選取三角形,證明 TH=TK。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。SCDTHK
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
離堂題9

P 在角平分線上,PN⊥OB。有人給出 PQ=3 cm,Q 在 OA 上,但 PQ 不垂直 OA。是否必有 PN=3 cm?說明理由。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 指出不能推出,並說明欠缺垂直條件。
離堂題10

燈 P 在兩條直路所成角的內部,並位於內角平分線上。它到第一條路的最短距離為 9 m。求到第二條路的最短距離。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
補練/家課11

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3.75 cm,求 PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
補練/家課12

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3x−1 cm、PN=8 cm,求 x。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 以性質說明方程,並解得 x=3。
補練/家課13

已知 OP 平分該角及兩個垂直條件,要證明 PM=PN。哪組資料可作證明起點?

  1. 兩個直角、O 點等角及公共邊 OP。
  2. 先用 PM=PN,立即套 HL。
  3. 三組等角,以 AAA 判定全等。
  4. 不加理由地假設 OM=ON。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 只使用已知或已獨立證明的事實。
  • 說明先假設 PM=PN 是循環論證。
補練/家課14

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=6 cm,△OPM 的周長是 24 cm。求 OP+ON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 說明 OM=ON,並從周長減去正確邊長。
進階15

三次實驗中,PM、PN 顯示相同的近似值。說明這支持甚麼,以及要保證平分線上每一點都成立還欠甚麼。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
檢核清單
  • 分清支持猜想的證據與一般證明。
進階16

同學說:角內每一點到兩邊的距離都相等。角內點 Q 到兩邊的垂直距離是 2 cm、4 cm。這是否反例?應補上甚麼條件?

檢核清單
  • 核對反例的前提與結論,並補上平分線條件。
備課與評量說明

先備要求

先備:角平分線定義、垂線段、AAS 及簡單一元一次方程。P 是角內且不同於 O 的點;M、N 是兩邊上的垂足。

觀察學生作答

投影作短觀察,再示範完整 AAS 證明及帶做填空,之後才獨立作答。正向證明不可把 PM=PN 當已知;其他有據的完整證法亦接受。

收集紙本離堂題,記錄完成情況及常見錯法;本頁不批改或儲存紙筆答案。

全部參考答案

教師示範1

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。用全等三角形證明 PM=PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

△OPM≅△OPN(AAS),所以 PM=PN。

  1. ∠OMP=∠ONP=90°,因為兩線段分別垂直於角的兩邊。
  2. ∠MOP=∠PON,由角平分線的定義。
  3. OP=OP,為公共邊,且在兩個三角形中均為直角的對邊。
  4. 所以 △OPM≅△OPN(AAS)。
  5. 因此 PM=PN,因為全等三角形的對應邊相等。
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
帶做2

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。完成證明表,不可把 PM=PN 當作證明的已知。

  1. ∠OMP=∠___=90°,因為___。
  2. ∠MOP=∠___,因為___。
  3. ___=___ 為公共邊,所以 △OPM≅△OPN(___)。
  4. 所以 ___=___,理由是___。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

∠OMP、∠ONP 是直角;∠MOP=∠PON;OP=OP;AAS;PM=PN。

  1. ∠OMP=∠ONP=90°,因為兩線段分別垂直於角的兩邊。
  2. ∠MOP=∠PON,由角平分線的定義。
  3. OP=OP,為公共邊,且在兩個三角形中均為直角的對邊。
  4. 所以 △OPM≅△OPN(AAS)。
  5. 因此 PM=PN,因為全等三角形的對應邊相等。
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
先備3

M、Q 在 OA 上,PM⊥OA,而 PQ 是斜線段。哪條線段表示 P 到 OA 的距離?

  1. PQ
  2. OM
  3. PM
  4. OP
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

PM:由該點到這一邊的垂線段。

  1. 點到直線的距離是垂線段長。
  2. PM 垂直 OA;OP 連到頂點,PQ 則是斜線段。
  • 選 PM,並說明垂直條件。
先備4

OP 平分 ∠AOB=64°。求 ∠AOP。

  1. 64°
  2. 90°
  3. 128°
  4. 32°
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

32°。

  1. 平分後兩個角相等。
  2. 64°÷2=32°。
  • 把整角除以二,並保留度數單位。
獨立練習5

P 在 ∠AOB 的內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。若 PM=6.4 cm,求 PN 並寫出所用性質。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

PN=6.4 cm,由角平分線的性質。

  1. 兩者是同一點到兩邊的垂直距離。
  2. 該點在平分線上,所以 PN=PM=6.4 cm。
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
獨立練習6

OP 是 ∠AOB=74° 的內角平分線。求 ∠PON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

∠PON=37°。

  1. ∠AOP=∠PON,由平分線定義。
  2. 每個角為 74°÷2=37°。
  • 寫 37° 及平分的理由。
獨立練習7

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=2x+1 cm,PN=3x−2 cm。求 x,並檢查兩個長度均為正。

2x+1=3x−22x+1=3x-2
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

x=3;兩條線段均長 7 cm。

  1. 由性質得 PM=PN,即 2x+1=3x−2。
  2. 兩邊減 2x,再加 2,得 x=3。
  3. 代入得 2×3+1=3×3−2=7>0。
  • 以垂直距離相等說明方程。
  • 解得 x=3,並核對兩長度均為 7 cm。
獨立練習8

ST 平分 ∠CSD,T 在角內,TH⊥SC、TK⊥SD。自行選取三角形,證明 TH=TK。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。SCDTHK
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

△STH≅△STK(AAS),所以 TH=TK。

  1. ∠SHT=∠SKT=90°,因為兩線段分別垂直於角的兩邊。
  2. ∠HST=∠TSK,由角平分線的定義。
  3. ST=ST,為公共邊,且在兩個三角形中均為直角的對邊。
  4. 所以 △STH≅△STK(AAS)。
  5. 因此 TH=TK,因為全等三角形的對應邊相等。
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
離堂題9

P 在角平分線上,PN⊥OB。有人給出 PQ=3 cm,Q 在 OA 上,但 PQ 不垂直 OA。是否必有 PN=3 cm?說明理由。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

不一定。PQ 是斜線段,不表示到 OA 的距離;性質只比較垂直距離。

  1. 應用性質前,先核對給出的長度代表甚麼。
  2. PQ 不是垂直距離,所以不能用它的長度這樣決定 PN。
  • 指出不能推出,並說明欠缺垂直條件。
離堂題10

燈 P 在兩條直路所成角的內部,並位於內角平分線上。它到第一條路的最短距離為 9 m。求到第二條路的最短距離。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

9 m;最短距離是垂直距離,而該點位於平分線上。

  1. 把最短距離理解為垂線段長。
  2. 用角平分線性質得第二條路的距離亦為 9 m。
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
補練/家課11

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3.75 cm,求 PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

PN=3.75 cm。

  1. PM、PN 是由 P 作出的垂直距離。
  2. 因此 PN=PM=3.75 cm。
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
補練/家課12

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3x−1 cm、PN=8 cm,求 x。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

x=3;兩條垂線段均長 8 cm。

  1. 列方程 3x−1=8。
  2. 得 3x=9,所以 x=3。
  3. 檢查 3×3−1=8>0。
  • 以性質說明方程,並解得 x=3。
補練/家課13

已知 OP 平分該角及兩個垂直條件,要證明 PM=PN。哪組資料可作證明起點?

  1. 兩個直角、O 點等角及公共邊 OP。
  2. 先用 PM=PN,立即套 HL。
  3. 三組等角,以 AAA 判定全等。
  4. 不加理由地假設 OM=ON。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

使用直角、平分所得等角及公共邊 OP,以 AAS 證明結論。

  1. 垂直及平分條件給出兩組等角。
  2. OP 為公共邊;PM=PN 是待證結論,並非前提。
  • 只使用已知或已獨立證明的事實。
  • 說明先假設 PM=PN 是循環論證。
補練/家課14

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=6 cm,△OPM 的周長是 24 cm。求 OP+ON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

OP+ON=18 cm。

  1. AAS 全等亦給出 OM=ON。
  2. OP+OM=24−6=18 cm。
  3. 以 ON 代替 OM,得 OP+ON=18 cm。
  • 說明 OM=ON,並從周長減去正確邊長。
進階15

三次實驗中,PM、PN 顯示相同的近似值。說明這支持甚麼,以及要保證平分線上每一點都成立還欠甚麼。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

實驗支持猜想;要說明所有這類點,仍需一般全等證明,不能只靠重複量度或近似值。

  1. 有限次實驗只涵蓋那些設定。
  2. 近似值相同亦可能掩蓋細小差異。
  3. AAS 證明對任一符合條件的點使用同一組理由。
  • 分清支持猜想的證據與一般證明。
進階16

同學說:角內每一點到兩邊的距離都相等。角內點 Q 到兩邊的垂直距離是 2 cm、4 cm。這是否反例?應補上甚麼條件?

參考答案

是,因為 2≠4;應限制該點在內角平分線上。

  1. Q 在角內,符合原命題的前提。
  2. 它的垂直距離不等,所以原結論不成立。
  3. 正向性質要求該點在平分線上。
  • 核對反例的前提與結論,並補上平分線條件。

課堂用紙

七、八年級上下冊共53包,齊備繁中/英文。含教師答案;學生核心、補練進階及教師版分開存放。

學生核心工作紙:兩頁A4。補練另頁;教師版另附參考推理。

教材對照與編寫

按所列技能編寫的原創練習;教材頁碼供使用自己的課本時對照。

大湾区初中数学三维课堂(八年级上册)正文.pdf

八上・正文 25–26 頁・基訓第 13 課時

題目及解說為原創;本頁不重刊教材或答案PDF。

角平分線:垂直距離與正向證明

八上・正文 25–26 頁・基訓第 13 課時 · 1/2

姓名:__________ 班別:______ 日期:__________

教師示範1

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。用全等三角形證明 PM=PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
帶做2

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。完成證明表,不可把 PM=PN 當作證明的已知。

  1. ∠OMP=∠___=90°,因為___。
  2. ∠MOP=∠___,因為___。
  3. ___=___ 為公共邊,所以 △OPM≅△OPN(___)。
  4. 所以 ___=___,理由是___。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
先備3

M、Q 在 OA 上,PM⊥OA,而 PQ 是斜線段。哪條線段表示 P 到 OA 的距離?

  1. PQ
  2. OM
  3. PM
  4. OP
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
先備4

OP 平分 ∠AOB=64°。求 ∠AOP。

  1. 64°
  2. 90°
  3. 128°
  4. 32°
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
g8-bisector-distances · 2026-10-14-guided-practice-v1 · 留意條件與理由;量度不代替證明。

角平分線:垂直距離與正向證明

八上・正文 25–26 頁・基訓第 13 課時 · 2/2

姓名:__________ 班別:______ 日期:__________

獨立練習5

P 在 ∠AOB 的內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。若 PM=6.4 cm,求 PN 並寫出所用性質。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
獨立練習6

OP 是 ∠AOB=74° 的內角平分線。求 ∠PON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
獨立練習7

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=2x+1 cm,PN=3x−2 cm。求 x,並檢查兩個長度均為正。

2x+1=3x−22x+1=3x-2
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
獨立練習8

ST 平分 ∠CSD,T 在角內,TH⊥SC、TK⊥SD。自行選取三角形,證明 TH=TK。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。SCDTHK
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
離堂題9

P 在角平分線上,PN⊥OB。有人給出 PQ=3 cm,Q 在 OA 上,但 PQ 不垂直 OA。是否必有 PN=3 cm?說明理由。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
離堂題10

燈 P 在兩條直路所成角的內部,並位於內角平分線上。它到第一條路的最短距離為 9 m。求到第二條路的最短距離。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
g8-bisector-distances · 2026-10-14-guided-practice-v1 · 留意條件與理由;量度不代替證明。

角平分線:垂直距離與正向證明 — 補練

八上・正文 25–26 頁・基訓第 13 課時

補練/家課11

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3.75 cm,求 PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
補練/家課12

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3x−1 cm、PN=8 cm,求 x。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
補練/家課13

已知 OP 平分該角及兩個垂直條件,要證明 PM=PN。哪組資料可作證明起點?

  1. 兩個直角、O 點等角及公共邊 OP。
  2. 先用 PM=PN,立即套 HL。
  3. 三組等角,以 AAA 判定全等。
  4. 不加理由地假設 OM=ON。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
補練/家課14

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=6 cm,△OPM 的周長是 24 cm。求 OP+ON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
進階15

三次實驗中,PM、PN 顯示相同的近似值。說明這支持甚麼,以及要保證平分線上每一點都成立還欠甚麼。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
進階16

同學說:角內每一點到兩邊的距離都相等。角內點 Q 到兩邊的垂直距離是 2 cm、4 cm。這是否反例?應補上甚麼條件?

角平分線:垂直距離與正向證明 — 教師解答

八上・正文 25–26 頁・基訓第 13 課時

投影作短觀察,再示範完整 AAS 證明及帶做填空,之後才獨立作答。正向證明不可把 PM=PN 當已知;其他有據的完整證法亦接受。

教師示範1

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。用全等三角形證明 PM=PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

△OPM≅△OPN(AAS),所以 PM=PN。

  1. ∠OMP=∠ONP=90°,因為兩線段分別垂直於角的兩邊。
  2. ∠MOP=∠PON,由角平分線的定義。
  3. OP=OP,為公共邊,且在兩個三角形中均為直角的對邊。
  4. 所以 △OPM≅△OPN(AAS)。
  5. 因此 PM=PN,因為全等三角形的對應邊相等。
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
帶做2

OP 平分 ∠AOB,P 在角內,PM⊥OA、PN⊥OB。完成證明表,不可把 PM=PN 當作證明的已知。

  1. ∠OMP=∠___=90°,因為___。
  2. ∠MOP=∠___,因為___。
  3. ___=___ 為公共邊,所以 △OPM≅△OPN(___)。
  4. 所以 ___=___,理由是___。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

∠OMP、∠ONP 是直角;∠MOP=∠PON;OP=OP;AAS;PM=PN。

  1. ∠OMP=∠ONP=90°,因為兩線段分別垂直於角的兩邊。
  2. ∠MOP=∠PON,由角平分線的定義。
  3. OP=OP,為公共邊,且在兩個三角形中均為直角的對邊。
  4. 所以 △OPM≅△OPN(AAS)。
  5. 因此 PM=PN,因為全等三角形的對應邊相等。
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
先備3

M、Q 在 OA 上,PM⊥OA,而 PQ 是斜線段。哪條線段表示 P 到 OA 的距離?

  1. PQ
  2. OM
  3. PM
  4. OP
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

PM:由該點到這一邊的垂線段。

  1. 點到直線的距離是垂線段長。
  2. PM 垂直 OA;OP 連到頂點,PQ 則是斜線段。
  • 選 PM,並說明垂直條件。
先備4

OP 平分 ∠AOB=64°。求 ∠AOP。

  1. 64°
  2. 90°
  3. 128°
  4. 32°
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

32°。

  1. 平分後兩個角相等。
  2. 64°÷2=32°。
  • 把整角除以二,並保留度數單位。
獨立練習5

P 在 ∠AOB 的內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。若 PM=6.4 cm,求 PN 並寫出所用性質。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

PN=6.4 cm,由角平分線的性質。

  1. 兩者是同一點到兩邊的垂直距離。
  2. 該點在平分線上,所以 PN=PM=6.4 cm。
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
獨立練習6

OP 是 ∠AOB=74° 的內角平分線。求 ∠PON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

∠PON=37°。

  1. ∠AOP=∠PON,由平分線定義。
  2. 每個角為 74°÷2=37°。
  • 寫 37° 及平分的理由。
獨立練習7

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=2x+1 cm,PN=3x−2 cm。求 x,並檢查兩個長度均為正。

2x+1=3x−22x+1=3x-2
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

x=3;兩條線段均長 7 cm。

  1. 由性質得 PM=PN,即 2x+1=3x−2。
  2. 兩邊減 2x,再加 2,得 x=3。
  3. 代入得 2×3+1=3×3−2=7>0。
  • 以垂直距離相等說明方程。
  • 解得 x=3,並核對兩長度均為 7 cm。
獨立練習8

ST 平分 ∠CSD,T 在角內,TH⊥SC、TK⊥SD。自行選取三角形,證明 TH=TK。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。SCDTHK
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

△STH≅△STK(AAS),所以 TH=TK。

  1. ∠SHT=∠SKT=90°,因為兩線段分別垂直於角的兩邊。
  2. ∠HST=∠TSK,由角平分線的定義。
  3. ST=ST,為公共邊,且在兩個三角形中均為直角的對邊。
  4. 所以 △STH≅△STK(AAS)。
  5. 因此 TH=TK,因為全等三角形的對應邊相等。
  • 寫出兩個直角及垂直的理由。
  • 寫出頂點等角及公共邊。
  • 使用有效全等判定,沒有先假設待證結論。
  • 全等式頂點對應正確,並推出距離相等。
  • 其他證法若條件完整、推論有據,亦接受。
離堂題9

P 在角平分線上,PN⊥OB。有人給出 PQ=3 cm,Q 在 OA 上,但 PQ 不垂直 OA。是否必有 PN=3 cm?說明理由。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMNQ
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

不一定。PQ 是斜線段,不表示到 OA 的距離;性質只比較垂直距離。

  1. 應用性質前,先核對給出的長度代表甚麼。
  2. PQ 不是垂直距離,所以不能用它的長度這樣決定 PN。
  • 指出不能推出,並說明欠缺垂直條件。
離堂題10

燈 P 在兩條直路所成角的內部,並位於內角平分線上。它到第一條路的最短距離為 9 m。求到第二條路的最短距離。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

9 m;最短距離是垂直距離,而該點位於平分線上。

  1. 把最短距離理解為垂線段長。
  2. 用角平分線性質得第二條路的距離亦為 9 m。
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
補練/家課11

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3.75 cm,求 PN。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

PN=3.75 cm。

  1. PM、PN 是由 P 作出的垂直距離。
  2. 因此 PN=PM=3.75 cm。
  • 使用垂線段長,沒有混用斜線段或到頂點的距離。
  • 寫出數值、題目單位及所用性質。
補練/家課12

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=3x−1 cm、PN=8 cm,求 x。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

x=3;兩條垂線段均長 8 cm。

  1. 列方程 3x−1=8。
  2. 得 3x=9,所以 x=3。
  3. 檢查 3×3−1=8>0。
  • 以性質說明方程,並解得 x=3。
補練/家課13

已知 OP 平分該角及兩個垂直條件,要證明 PM=PN。哪組資料可作證明起點?

  1. 兩個直角、O 點等角及公共邊 OP。
  2. 先用 PM=PN,立即套 HL。
  3. 三組等角,以 AAA 判定全等。
  4. 不加理由地假設 OM=ON。
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

使用直角、平分所得等角及公共邊 OP,以 AAS 證明結論。

  1. 垂直及平分條件給出兩組等角。
  2. OP 為公共邊;PM=PN 是待證結論,並非前提。
  • 只使用已知或已獨立證明的事實。
  • 說明先假設 PM=PN 是循環論證。
補練/家課14

P 在內角平分線上,PM⊥OA、PN⊥OB。PM=6 cm,△OPM 的周長是 24 cm。求 OP+ON。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

OP+ON=18 cm。

  1. AAS 全等亦給出 OM=ON。
  2. OP+OM=24−6=18 cm。
  3. 以 ON 代替 OM,得 OP+ON=18 cm。
  • 說明 OM=ON,並從周長減去正確邊長。
進階15

三次實驗中,PM、PN 顯示相同的近似值。說明這支持甚麼,以及要保證平分線上每一點都成立還欠甚麼。

幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。OABPMN
幾何示意圖;除作圖任務外,圖形不按比例。
參考答案

實驗支持猜想;要說明所有這類點,仍需一般全等證明,不能只靠重複量度或近似值。

  1. 有限次實驗只涵蓋那些設定。
  2. 近似值相同亦可能掩蓋細小差異。
  3. AAS 證明對任一符合條件的點使用同一組理由。
  • 分清支持猜想的證據與一般證明。
進階16

同學說:角內每一點到兩邊的距離都相等。角內點 Q 到兩邊的垂直距離是 2 cm、4 cm。這是否反例?應補上甚麼條件?

參考答案

是,因為 2≠4;應限制該點在內角平分線上。

  1. Q 在角內,符合原命題的前提。
  2. 它的垂直距離不等,所以原結論不成立。
  3. 正向性質要求該點在平分線上。
  • 核對反例的前提與結論,並補上平分線條件。