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第二版 · 完整教學深度校稿稿|50題保留 · 尚未上線

國三上 · 2-1 · 互動講義

點、線、圓
先看距離,再看相交。

16個學習站:定義→成立條件與證明→逐步例題→當站2–4題驗證→錯因回饋與重練。保留可操作的幾何實驗。

不限時 · 即時錯因回饋 · 同類題重新練習

01 · 學完馬上練

先把弦、弧、扇形、弓形分清楚。

圓周上兩點A、B連成的線段AB是弦;沿圓周從A走到B的曲線才是弧。同一對端點通常有兩條弧:較短、不到半圈的是劣弧,超過半圈的是優弧;若AB是直徑,兩條都是半圓。

圓心角的頂點在圓心,兩邊是半徑。兩半徑與選定的弧圍成扇形;弦與選定的弧圍成弓形。畫陰影前先描一次邊界,才能知道求的是哪個區域。

扇形的直邊是兩條半徑;弓形的直邊只有一條弦。弧長、弦長、面積是三個不同的量。

同一小弧對應的小扇形,可以拆成「小弓形+由兩半徑和弦圍成的三角形」。後面用面積相減,就是從這個區域拆分來的。

題型依據:類題演練本PDF第1頁(印刷第32頁)名詞整理。例題條件重新列明,算式另行驗算。

同一對端點:弦是直線段;扇形用兩半徑;弓形用弦。弧與弦扇形小弓形
同一對端點:弦是直線段;扇形用兩半徑;弓形用弦。

觀念拆解與成立條件

圓周是所有與圓心距離恰等於 r 的點;圓面包含圓內及圓周。弦是兩個圓周點之間的直線段,直徑是通過圓心的特殊弦,因此最長弦是 2r。若一條直線穿過圓,其整條直線叫割線;位於圓內、端點在圓上的部分才叫弦。

逐步例題與驗算

例:半徑 8,圓的最長弦是 16。取圓周兩端 A、B,若 AB 恰通過 O,OA+OB=8+8=16;若不通過 O,將 O 向 AB 作垂線 M,半弦 AM=√(64-OM²)<8,所以 AB<16。

常見錯因與重練提醒

把「弧」當成「弦」會把曲線當直線;把「弓形」當「扇形」會多算或漏算一個三角形。先沿區域邊界描一圈,再選公式。

02 · 學完馬上練

扇形:圓心角決定占全圓的比例。

同一圓中,360°對應一整圈。圓心角θ°的扇形占全圓θ/360,所以弧長與面積都乘這個比例,但它們乘的是不同的總量。

弧長 = 2πr × θ/360
扇形面積 = πr² × θ/360

例如半徑6公分、圓心角60°:弧長2π公分,面積6π平方公分。若求扇形周長,還要加上兩條半徑,得到12+2π公分。

弧長是曲線的長度,面積是鋪滿區域的大小;扇形周長也不等於弧長。
扇形以圓心角比例計算弧長與面積,簡報第2頁
簡報第2頁|扇形以圓心角比例計算弧長與面積 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

全圓是 360°,以固定半徑 r 將整圈平均切成 360 個 1°扇形。由旋轉對稱,每一塊的弧長、面積都相同,因此 θ°取 θ 份,必須把全周 2πr、全圓面積 πr²各乘 θ/360。若跨不同半徑的圓比較,比例的基準已變,不能只看角度。

逐步例題與驗算

例(原類題):r=16、θ=90°。弧長 2π×16×(90/360)=8π;面積 π×16²×(90/360)=64π。周長是 8π+16+16=8π+32。確認:90°為四分之一圈,數值恰為全圓的四分之一。

常見錯因與重練提醒

把「弧長 8π」當成「周長 8π」漏加兩條半徑;把面積用 2πr 算會少一個長度維度。答案一定標長度或平方單位。

03 · 學完馬上練

弧長反求角度:先問它占整圈多少。

正向題給角度求弧長;反向題把「弧長÷圓周長」算出來,就得到整圈比例。不需要另外背一套公式。

例:半徑8,弧長10π,求圓心角與面積。

  1. 全圓周長2π×8=16π。
  2. 弧占整圈10π÷16π=5/8。
  3. 圓心角=360°×5/8=225°,超過半圈,不能只看小於180°的角。
  4. 扇形面積=64π×5/8=40π。
同一扇形:面積 = r × 弧長 ÷ 2

理由:πr²×θ/360 = (r/2)×(2πr×θ/360)。這裡仍是面積公式的改寫;弧長是曲線,不是三角形的一條直底邊。

同心圓:相同角度,弧長比等於半徑比。

外半徑20、內半徑15,同一圓心角截得外弧12π。角度比例=12π÷40π=3/10,角度108°;內弧=30π×3/10=9π。共同的是轉過的角度,不是兩條弧長。

題型依據:類題演練本PDF第1頁隨堂練習1;附錄PDF第2頁填充1、計算1。例題條件重新列明,算式另行驗算。

觀念拆解與成立條件

設弧長為 s,由 s=2πr·θ/360 可得 θ=360s/(2πr)。同理由面積 A=πr²·θ/360 可解 θ=360A/(πr²)。如果題目只畫小弧,卻給出 225°,應重新確認取的是劣弧還是優弧,不可私自換成 135°。

逐步例題與驗算

例(附錄):扇形面積27π、半徑6,整圓面積36π,比例=27/36=3/4,圓心角=270°。驗算弧長=12π×3/4=9π;再用 A=r·s/2 得 6×9π/2=27π。

常見錯因與重練提醒

分子分母要來自同一量:弧長÷圓周長,面積÷圓面積;不可把弧長÷圓面積當比例。

04 · 學完馬上練

旋轉與摩天輪:先數間隔,再換成弧長。

等間隔的8個位置把圓分成8段,每段對應360°÷8=45°。從一個位置轉過3段,是3/8圈,不是把起點也算進來變成4段。

半徑18公尺,若依題目指定方向要轉過3個間隔,轉角135°,點的路程是圓弧:2π×18×3/8=27π/2公尺。出發點與終點的直線距離是弦,不能拿弦代替路程。

若整圈花36分鐘,一分鐘走1/36圈,弧長=36π÷36=π公尺;3/8圈需36×3/8=13.5分鐘。先統一時間與長度單位。

先確認編號方向、實際旋轉方向及「第一次」到達。反向走可能是3/8圈,也可能是5/8圈;只算編號差,沒有判斷方向,仍可能錯。

例如已知順某方向需3段,逆方向就是剩餘8−3=5段。圖若沒交代方向,應列兩種可能,不自行挑較短的一條。

題型依據:類題演練本PDF第2頁(印刷第33頁)摩天輪例題3及隨堂。例題條件重新列明,算式另行驗算。

觀念拆解與成立條件

設共有 n 個等距車廂、每一格是 360/n 度。指定旋轉方向後,從目前最高點的車廂沿該方向逐格推演:往前 k 格是 k/n 圈;若同一位置再次繞到則是 (k+n)/n 圈,但問第一次只保留最小非負 k。車廂編號方向不一定與運轉方向一致,不能直接用編號大小決定正負。

逐步例題與驗算

例(類題圖):8 個車廂,3 號起初在最高點,6 號第一次到最高點,依圖示逆時針轉過 3 格,r=18。角度 3×45°=135°;弧長 36π×3/8=27π/2。若圖示反向,可能是 5 格,則弧長 45π/2;方向是必要條件。

常見錯因與重練提醒

把起點也算一格是常見「多算一段」;把移動路程寫成弦長,則把圓弧上的運動誤當直線位移。

05 · 學完馬上練

點與圓:比較點到圓心的距離。

圓是與固定圓心O距離等於r的所有點。若OP<r,點P在圓內;OP=r,在圓上;OP>r,在圓外。這是距離條件,不需要靠目測圖形。

若已知直徑10,半徑先除以2得到5。OP=5的點在圓上,不能拿OP跟直徑比較。

OP < r:圓內
OP = r:圓上
OP > r:圓外

有根號,不一定得先算小數。

圓心在原點、半徑5。A(3,4)有OA²=25,在圓上;B(−4,2)有OB²=20,小於25,在圓內;C(4,−4)有OC²=32,大於25,在圓外。因為距離與半徑皆非負,可直接比較平方,無須把√20、√32近似成小數。

點與圓:距離和半徑比較,簡報第3頁
簡報第3頁|點與圓:距離和半徑比較 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

因 d 與 r 都是距離(非負),d<r 與 d²<r²等價。坐標題先求 (x-a)²+(y-b)²,不必近似根號;若圓的面積給 100π,則 r²=100、r=10,而不是 100。

逐步例題與驗算

例(附錄):圓心原點、面積100π,A(10,10)、B(−6,−8)、C(0,8)。比較平方:OA²=200>100,A在圓外;OB²=36+64=100,B在圓上;OC²=64<100,C在圓內。三個判讀都回到同一半徑平方100。

常見錯因與重練提醒

先把直徑除以2才比較;帶負坐標的平方仍為正。圖形只示意,判斷以數值條件為準。

06 · 學完馬上練

線與圓:必須量圓心到直線的垂直距離。

從圓心O向直線L作垂線,垂足H,d=OH。垂線段是O到L的最短距離。若d>r,連最近處都超過半徑,不相交;d=r時只有H在圓上,是切線;d<r則有兩交點,是割線。

d > r:0交點
d = r:1交點(相切)
d < r:2交點(相割)

不能取O到直線上任意一點的斜線長當作d。通過圓上一點的直線也不一定是切線,它可能穿過圓而有另一個交點。

垂直距離決定直線與圓的交點數,簡報第4頁
簡報第4頁|垂直距離決定直線與圓的交點數 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

設 OH⊥L,則 OH=d 為圓心 O 到直線 L 的最短距離。若 d>r,L 上任何點 X 都有 OX≥OH>r,故無交點。若 d=r,唯有 X=H 達到 OX=r,故恰一點。若 d<r,取直線上距 H 為 ±√(r²-d²) 的兩點 X,皆滿足 OX²=d²+HX²=r²,故恰兩交點。

逐步例題與驗算

例:r=6、d=4,交點相對垂足左右各距 √(36-16)=2√5,因此兩交點距離4√5。這裡即使直線不是水平畫出,沿直線距垂足左右對稱仍成立。

常見錯因與重練提醒

「直線經過圓上一點」不等於切線;切線還須確認只一交點,或確認切點的半徑垂直該直線。

07 · 學完馬上練

圓心到平行線的距離:先畫位置,不能一律相減。

半徑13,圓心到直線L的距離16,因此L在圓外。另一條直線K平行L,兩線距離6。K可能向圓心靠近,也可能遠離:

靠近的一側:圓心到K距離16−6=10
遠離的一側:圓心到K距離16+6=22

如果題目另外指定K與圓交於兩點,K必須是割線,距離小於13;因此只能選10,不能選22。算式16−6是經過條件排除後才確定,不是看見平行線就直接減。

若兩平行線都在圓心同一側,線間距離為兩個圓心距的差;若圓心夾在兩線之間,線間距離是兩距離相加。判斷之前先作共同垂線,別量斜線段。

同一題要用兩層條件:平行線距離決定可能位置,再用割線/切線/不相交排除不可能值。

題型依據:類題演練本PDF第7頁自我磨練3。例題條件重新列明,算式另行驗算。

L的圓心距16;平移6後可為10或22,再用割線條件篩選。K₂:距22L:距16K₁:距10Or=13
L的圓心距16;平移6後可為10或22,再用割線條件篩選。

觀念拆解與成立條件

在共同垂線上建立有向坐標,令圓心為0,L位於+16,與L相距6的K只能位於+10或+22。這個例子兩條都在圓心同側;若平行線分居圓心兩側,距離是兩者非負圓心距之和。切割條件須在所有可能的K位置算出後再篩選。

逐步例題與驗算

例:r=13、L距16、K距L為6,且K與圓有兩交點。候選距離10、22中,10<13可割;22>13不相交,故唯一答案為10。若題目改為K不相交,則22符合,10不符合。

常見錯因與重練提醒

不能先決定一律相減。畫出共同垂線,並用題目提供的交點數或切線條件做第二次判斷。

08 · 學完馬上練

切線為什麼垂直切點的半徑?

若直線在A點與圓相切,圓心到直線的最短距離等於半徑。如果OA不是垂線,就可作更短的垂線OH,使OH<OA=r,直線會穿過圓而有兩個交點,與相切矛盾。因此OA必垂直切線。

反過來,過圓上A點的直線若垂直OA,圓心到它的距離就是OA=r,所以它是切線。注意A必須在圓上。

PA為切線段 → OA ⟂ PA
OP² = OA² + PA²

例如OP=13、半徑OA=5,切線段PA=√(169−25)=12。圓心、切點、圓外點構成直角三角形,斜邊是OP。

觀念拆解與成立條件

切點A在圓周上,OA=r。若切線L在A不垂直OA,取垂足H≠A,因斜邊OA>直角股OH,OH<r,L便與圓有兩交點,矛盾。反過來,若A在圓周上且 L⊥OA,則 OH=OA=r,因此L恰交圓於A。兩個方向各自都需要「A在圓上」。

逐步例題與驗算

例(習作):圓O半徑9、OP=15,PA為切線,△OAP在A為直角。PA²=OP²−OA²=225−81=144,PA=12。檢核:12、9、15構成3:4:5的放大比例。

常見錯因與重練提醒

直角位於「切點」A,不在圓心O,也不在外點P。勾股定理的斜邊是OP,不是PA。

已檢核之NotebookLM簡報第5頁,tangent幾何推理圖
NotebookLM 簡報第5頁|配合此觀念閱讀,點圖放大

09 · 學完馬上練

半徑未知:把圓心距寫成「半徑+外面那段」。

切線PA在A點切圓。連心線OP先遇到靠近P的圓周點B;已知PA=12、PB=6,求半徑。因P、B、O依序共線,設半徑r,就有OP=PB+BO=6+r。

  1. 切線垂直切點半徑,所以△OAP的直角在A。
  2. 斜邊是OP=r+6,不是PA。
  3. 列式(r+6)²=r²+12²。
  4. 展開r²+12r+36=r²+144,兩邊消去r²,得12r=108,r=9。
  5. 代回OP=15、OA=9、PA=12,9²+12²=15²,驗算成立。

這裡(r+6)²不能寫成r²+36,少掉的2×r×6正是求出半徑的關鍵。

同一組數據,還能問最近與最遠距離。

圓外點到圓心距離15、半徑9。沿連心線往圓心走,先到圓周的距離是15−9=6;走到另一側圓周的距離是15+9=24。切線段12不是「到圓周最近」的距離。

題型依據:類題演練本PDF第8頁自我磨練4;附錄PDF第1頁選擇7。例題條件重新列明,算式另行驗算。

連OA找直角;P、B、O共線,OP=PB+BO=6+r。OBPA612rr
連OA找直角;P、B、O共線,OP=PB+BO=6+r。

觀念拆解與成立條件

若 P、B、O 依序在同一直線上且 B 是靠近 P 的圓周點,則 OP=PB+BO=t+r。套切線直角三角形得 (r+t)²=r²+PA²,消去 r² 後得到 2rt+t²=PA²;t>0 時 r=(PA²−t²)/(2t)。必須有 PA>t 才得到正半徑。

逐步例題與驗算

例:PA=12、PB=6,r=(144−36)/12=9,OP=15。核對圓外點到圓的最近距離 OP−r=6,恰好就是 PB;最遠距離 OP+r=24。

常見錯因與重練提醒

若 B 是遠側圓周交點,OP 不能寫成 r+PB;先畫 P、B、O 的共線次序,否則等式錯而後續計算全錯。

10 · 學完馬上練

兩條切線段等長,來自兩個直角三角形全等。

從圓外同一點P作PA、PB兩條切線,切點為A、B。△OAP與△OBP都為直角三角形:OP為公共斜邊,OA=OB為半徑,因此由RHS全等,得到PA=PB。

同時∠APO=∠BPO,所以OP平分兩切線夾角。PA=PB、OA=OB,表示P與O都在弦AB的中垂線上,因此OP就是AB的中垂線。

相等的是從同一圓外點到切點的兩條線段。不要說兩條無限延伸的直線「長度相等」。

若∠APB=50°,OP分成兩個25°角。直角三角形OBP中,∠POB=180°−90°−25°=65°。

雙切線:利用斜邊上的高求兩切點連線,簡報第7頁
簡報第7頁|雙切線:利用斜邊上的高求兩切點連線 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

連 OA、OB、OP。∠OAP=∠OBP=90°,且 OA=OB、OP為公共斜邊,所以直角三角形 OAP、OBP 由 RHS 全等;不只 PA=PB,也有 ∠APO=∠BPO。由 P 到 A、B 距離相等,以及 O 到 A、B 距離相等,O、P 都在 AB 的垂直平分線,故OP垂直平分AB。

逐步例題與驗算

例(簡報7):r=12、OP=20。切線長 AP=√(400−144)=16;設 M=OP∩AB,以面積兩種算法:OA·AP/2=OP·AM/2,得 AM=12×16/20=48/5,因此 AB=96/5。

常見錯因與重練提醒

RHS 是直角三角形全等,必須指明切點為直角、公共斜邊與半徑相等。算得 AM 是半弦,求 AB 還要乘2。

已檢核之NotebookLM簡報第6頁,two幾何推理圖
NotebookLM 簡報第6頁|配合此觀念閱讀,點圖放大

11 · 學完馬上練

內切圓不是只背等長:把三邊拆成三組切線段。

三角形三邊都與圓相切。從A引出的兩條切線段設為x,從B引出的設為y,從C引出的設為z。相等的是同一頂點出發的兩段,不是同一邊左右兩段。

AB=x+y,BC=y+z,CA=z+x

例:AB=11、BC=12、CA=13,求A到切點的長。

  1. 設A到兩個切點都是x。
  2. B到切點為11−x,C到切點為13−x。
  3. 底邊BC由這兩段接成:(11−x)+(13−x)=12。
  4. 24−2x=12,得x=6。其餘兩組為5、7。
  5. 代回6+5=11、5+7=12、7+6=13,三邊都符合。

也可把AB+AC−BC寫成(x+y)+(x+z)−(y+z)=2x,所以x=(AB+AC−BC)/2;先看懂線段抵消,再使用這個簡式。

只有在AB=AC時,才由x+y=x+z推出y=z,底邊切點才會是中點。一般三角形不能直接對半分。

題型依據:類題演練本PDF第6頁例題7;附錄PDF第2頁計算2。例題條件重新列明,算式另行驗算。

同一頂點引出的兩段相等:三邊拆成x+y、y+z、z+x。ABCxxyyzz
同一頂點引出的兩段相等:三邊拆成x+y、y+z、z+x。
內切圓:同點切線段拆解三角形邊長,簡報第8頁
簡報第8頁|內切圓:同點切線段拆解三角形邊長 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

若圓切三角形AB、BC、CA,從A、B、C到各切點的等長段分別為x、y、z,三邊是 x+y、y+z、z+x。三式相加得周長 P=2(x+y+z),所以半周長 s=x+y+z。利用 s−BC=x、s−CA=y、s−AB=z 即可檢查所有切線段皆為正。

逐步例題與驗算

例(簡報8):AB=12、BC=10、CA=14。s=18,因此A出發的切線段 x=s−BC=8,B出發 y=s−CA=4,C出發 z=s−AB=6。驗算 AB=8+4=12、BC=4+6=10、CA=6+8=14。

常見錯因與重練提醒

內切圓的「切點分邊」一般不平分邊;只有特定對稱條件成立,才可推得相應兩段相等。三邊若不滿足三角形不等式,這些線段不可能構成內切圓三角形。

12 · 學完馬上練

弦心距:先把整條弦分成一半。

O是圓心,A、B在圓上,所以OA=OB,△OAB為等腰三角形。從O向AB作垂線,垂足M。△OMA、△OMB具有相等斜邊與共同直角股OM,RHS全等,所以AM=BM。

r² = d² + (弦長/2)²
弦長 = 2√(r²−d²)

例如半徑5、弦心距3,半弦長√(25−9)=4,整條弦長8。少乘2是常見錯誤。

在同圓或等圓中,r固定,d越大,半弦平方越小,所以弦越短。若半徑不同,就不能只比弦心距判斷弦長。

同圓中弦心距增加,弦長減少,並非反比例,簡報第10頁
簡報第10頁|同圓中弦心距增加,弦長減少,並非反比例 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

以 r 固定、弦心距 d 滿足 0≤d≤r,弦長 c=2√(r²−d²)。當 d 增加,d²增加,因此括號內減少、平方根減少;這是嚴格遞減(在 0≤d≤r),但 d·c 不固定,例如 r=5 時,d=3給c=8、乘積24;d=4給c=6、乘積24,雖這兩組巧合相同,d=0則 c=10、乘積0,已反證普遍反比例。

逐步例題與驗算

例:r=9、整弦AB=10,M為弦中點,AM=5,OM=√(81−25)=√56=2√14。若把整弦10直接代入股,會得到負數或錯誤根號。

常見錯因與重練提醒

「越遠越短」是單調遞減,不是 y=k/x 的反比例。不同半徑的圓無法只用弦心距比較。

已檢核之NotebookLM簡報第9頁,chord幾何推理圖
NotebookLM 簡報第9頁|配合此觀念閱讀,點圖放大

13 · 學完馬上練

弦的進階題:反求半徑、隧道寬與未知弦心距。

已知弦長與弦心距,反過來求半徑。

弦AB=12,弦心距OM=2√7。垂足M平分弦,所以AM=6。在△OMA中,半徑OA是斜邊:r²=6²+(2√7)²=36+28=64,因此r=8。不能把整弦12當作一股。

隧道截面:路面是弦,不是直徑。

圓形截面半徑4√2,圓心到水平路面的距離4。半路寬=√[(4√2)²−4²]=√16=4,所以路寬8。只有路面通過圓心,才會等於直徑。

再多一步:把未知半徑與未知弦心距連起來。

設OM垂直弦AB,圓上的P在射線OM上且越過M。已知AB=8、AP=2√5。先用AM=4,在△AMP中求MP=√(20−16)=2。再設OM=x,由點的位置得OP=x+2,這就是半徑。

(x+2)²=x²+4² → 4x+4=16 → x=3
半徑=x+2=5

若P在另一側,半徑與x的加減關係會不同;一定先看O、M、P的順序,再列式。

題型依據:類題演練本PDF第6頁例題8、隧道隨堂;第8頁自我磨練6。例題條件重新列明,算式另行驗算。

O、M、P依序共線:先在△AMP求MP,再以半徑OP列第二個式子。OMPAB半弦4AP=2√5
O、M、P依序共線:先在△AMP求MP,再以半徑OP列第二個式子。
弦上非中點:先定位中點,再用畢氏定理,簡報第11頁
簡報第11頁|弦上非中點:先定位中點,再用畢氏定理 · 點圖放大

觀念拆解與成立條件

因 OM⊥AB,故M為弦的中點,AM=AB/2。若再有 P 在延長的 OM 射線上,先在△AMP由 AP²=AM²+MP²求 MP,再依 O、M、P 順序寫 OP=OM+MP 或距離差,最後於△OMA列 OP²=OM²+AM²。不同順序可能產生不同解。

逐步例題與驗算

例:AB=8、AP=2√5、O−M−P 順序、M在圓內。AM=4,MP=√(20−16)=2。設OM=x,半徑OP=x+2;(x+2)²=x²+16 ⇒ x=3,r=5。驗證半弦√(25−9)=4、整弦8。

常見錯因與重練提醒

題目只說「P在直線OM上」不足以唯一決定長度關係;務必有「射線、先後位置」或正確配圖。

14 · 學完馬上練

弓形不是扇形:扣掉中間的三角形。

小於180°的扇形,由弧與兩條半徑圍成;同一弧的小弓形則由弧與弦圍成。要找小弓形面積,可用扇形面積減掉兩半徑與弦圍成的三角形。

半徑6、圓心角60°,△OAB兩邊半徑相等,夾角60°,所以是邊長6的正三角形。作高平分底邊為3與3,由畢氏定理得高3√3。

三角形面積 = 6 × 3√3 ÷ 2 = 9√3
小弓形面積 = 6π − 9√3

列式前先確認要的是扇形、小弓形還是大弓形;區域不一樣,就不能套相同的減法。

觀念拆解與成立條件

在0°<θ<180°的劣弧情況,弦AB將對應扇形分成△OAB和小弓形,因此小弓形=扇形−三角形。優弧對應的大弓形不可以用同一小角直接減;它等於整圓面積−小弓形面積。若 θ=180°,兩邊各為半圓且三角形退化為面積0。

逐步例題與驗算

例(基礎GO):r=18、θ=60°。等腰△OAB夾角60°,故正三角形邊18,高9√3,面積81√3;扇形面積324π/6=54π,小弓形=54π−81√3。檢查小弓形正值,約29.3平方單位。

常見錯因與重練提醒

不能以「弧的角度60°」配上指向大半圓外側的陰影,否則算出的不是同一塊區域。此版自繪SVG作為可判讀圖,不沿用錯誤簡報13。

15 · 學完馬上練

複合面積:先把陰影寫成幾個熟悉的區域。

120°弓形:先由弦與弦心距找回半徑。

弦AB=6√3,弦心距OM=3,圓心角120°。半弦AM=3√3,因此r²=(3√3)²+3²=27+9=36,r=6。

扇形面積=36π×120/360=12π;三角形OAB以整弦作底、OM作高,面積=(6√3)×3÷2=9√3。所以小弓形為12π−9√3。這題已給弦與弦心距,不必硬背120°三角形的面積。

半圓扣三角形。

半徑10,AB是直徑,C在半圓上且OC垂直AB。△ACB的底AB=20、高OC=10,面積100;半圓面積50π。半圓內、三角形外的區域就是50π−100。

長方形扣兩個四分之一圓。

長4、寬2的長方形內,左右各畫一個半徑2的四分之一圓,兩區域內部不重疊。長方形面積8,兩扇形合計2×(4π÷4)=2π,剩餘面積8−2π。能相減的前提是兩塊都在長方形內,而且沒有重複扣除。

先寫「所求區域=哪一整塊−哪些部分」,確認邊界及有無重疊,再代數字。π項和根號項不能因為看起來都像面積就合併。

題型依據:類題演練本PDF第1頁弓形例題與隨堂;第7頁自我磨練1。例題條件重新列明,算式另行驗算。

觀念拆解與成立條件

面積拆分要明確定義所求集合。若圖形A完整包含B,求 A\B=面積(A)−面積(B);若兩塊重疊,不能直接減去兩次,須考慮交集。尤其「兩個四分之一圓」須確認圓扇形位置及不重疊條件。

逐步例題與驗算

例(類題):半徑6、圓心角120°,弦6√3、弦心距3。由半弦3√3、d=3得 r²=27+9=36,符合r=6;小弓形面積=36π×(120/360)−(6√3×3/2)=12π−9√3。

常見錯因與重練提醒

單位檢核:弦和距離相乘才是平方單位;若反推半徑不符合給定,表示圖形條件不一致,先停下來核對。

16 · 學完馬上練

題目變多步時,先補輔助線,再串起理由。

弦上的點不一定是垂足。

弦AB上有C,AC=8、CB=2,弦心距3。作OM垂直AB,則M是弦中點,AM=5;C比M更靠近B,因此MC=8−5=3。在直角三角形OMC中,OC=√(3²+3²)=3√2。不能直接把C當垂足,也不能將整條弦10當成直角股。

兩切線角,與兩半徑夾角互補。

PA、PB切圓於A、B。四邊形OAPB的A、B都是直角,內角和360°,所以∠AOB+∠APB=180°。若∠APB=120°,則∠AOB=60°。半徑OA=OB,於是△OAB為正三角形;半徑13時,AB也等於13。

教材解答也要核對:此題教用習作的文字把「OA⊥PA」誤排為「OA⊥PB」。正確配對是每一條半徑垂直其切點的切線。

內切圓:同一頂點的兩段相等,切點卻不必是邊中點。

三角形ABC三邊都與內切圓相切。從A、B、C分別引出的切線段長設為x、y、z,三邊就分別為x+y、y+z、z+x。若AB=AC,得到y=z;若A到切點為4、C到切點為10,則AB=4+10=14。沒有等腰條件,就不能自行判定y=z。

切點連線,也可用斜邊高求。

半徑5,圓外點OP=13。切線長PA=12。設OP與AB交於M,OP垂直平分AB,AM是直角三角形OAP對斜邊OP的高。從面積得AM=(5×12)÷13=60/13,所以AB=120/13。先算出的60/13只是半弦。

題型對照:習作練習卷PDF第1頁填充1、3與計算1,類題演練本的雙切線與弦長題。已回看原PDF核對條件及解答。

觀念拆解與成立條件

看圖先找:①圓心、切點、垂足;②直角的來源(切線或弦心垂線);③同長的來源(半徑、同點切線、弦的平分);④需使用幾次畢氏;⑤每個未知數是半弦、整弦還是半徑。任何一步若沒有條件支援,不應直接畫等號。

逐步例題與驗算

例(原習作):PA、PB分別切於A、B,∠APB=120°、r=13。切點半徑 OA⊥PA、OB⊥PB;四邊形OAPB內角和360°,∠AOB=360°−90°−90°−120°=60°。△AOB有OA=OB且頂角60°,故三角形等邊、AB=13。

常見錯因與重練提醒

請區別教材排字錯誤與OCR識讀錯誤:原習作計算題印有OA⊥PB,應更正為 OA⊥PA;文章中「教材版本印錯」等未核實說法一律不引用。

看懂理由,再把方法練熟。

完成各站小練習,這裡會顯示本次進度。

簡報來源與數學校訂

本頁將已核對的簡報頁面分散於對應教學觀念。原稿第12頁根號運算錯誤、第13頁弓形陰影不符合條件,均未作為教學配圖;第14頁不採用。校訂節選僅收錄核對可使用的頁面,避免學生下載誤用原始錯誤版。

下載已檢核簡報節選 PDF

教材與校稿狀態

依115上國中數學對應單元教用課習一本通與練習資料整理,說明與練習為重新編寫。本單元不使用字幕,依教材製作;不杜撰老師個人教學經驗。原始教用教材不公開下載。更新:2026年10月16日。此版供老師校稿,待明確同意後才可發布。