幾何推理與證明
觀念
直覺:證明就是「每一步都要有理由」:已知什麼、用了哪條性質、推出什麼。幾何證明像寫一段邏輯嚴密的說明文,而不是靠圖看起來像。
規則:常用理由:平行線的同位角/內錯角相等、同側內角互補;對頂角相等;全等性質(SSS、SAS、ASA、AAS、RHS)與相似性質(AA);等腰三角形底角相等、三線合一;平行四邊形對角線互相平分;圓的直徑所對圓周角為直角、切線垂直半徑。
算例:、 為 中點 ⇒ (SSS)⇒ ;又 、、 共線,兩角合成 ,所以 。
為什麼重要:這是數學「嚴謹推理」的第一次正式訓練,高中的證明題、程式的正確性論證都是同一種思維。
例題
平行四邊形 的對角線交於 。可以直接推得 的理由是?
- ① 平行四邊形的鄰角互補
- ② 平行四邊形的對角相等
- ③ 平行四邊形的對角線互相平分
- ④ 平行四邊形的對邊平行
看解法與答案
已知: 是平行四邊形, 是兩條對角線的交點。
性質:平行四邊形的對角線互相平分, 是 的中點,所以 。
所以選 ③ 平行四邊形的對角線互相平分。②「平行四邊形的對角相等」不對:對角相等講的是角,推不出線段 、 相等。
答案: 平行四邊形的對角線互相平分
用在哪裡
- 工程剪刀式升降平台的檯面永遠水平,是先證明「對角線互相平分的四邊形是平行四邊形」,設計圖才敢這樣畫。
- 電腦晶片設計的形式驗證用演繹推理證明電路對所有輸入都正確,而不是靠一筆一筆測試。
- 工程CAD 軟體的幾何約束求解器根據平行、相切等條件推出其餘尺寸,改一個尺寸整張圖跟著更新。
插畫


學習路徑
先學會
互動練習在本機版
這個網站是觀念與例題的閱讀版。互動練習(每次出不同數字的新題、自動判對錯、錯題本、熟練度與複習排程)在「數學學院」本機版,目前還沒對外開放。