初中几何 · 全等 · 三角形存在条件

三根杆,能锁住一个形状吗?

从能动,到不能随意变。

先把两根杆铰在A点,C可以转动。再接上第三根固定长度的杆:剩下的自由度去哪了?

问题的来处约公元前300年 ·《几何原本》第一卷

三条边,是怎样决定一个三角形的?

《几何原本》第一卷命题8讨论三组对应边分别相等的三角形。今天常写作SSS的全等判定,背后是“哪些条件足以确定形状”的问题。

读一段背景,带着问题动手

《几何原本》第一卷命题8讨论三组对应边分别相等的三角形。今天常写作SSS的全等判定,背后是“哪些条件足以确定形状”的问题。

两个镜像三角形朝向不同,仍然全等。定长纸条和铰链把这种确定性变得可以触摸;不过,给定三个长度之前,还要检查它们能不能组成三角形。等号使三点共线,不是有效三角形。

现在,换你来试先让两杆动起来,再闭合第三边。翻到另一侧时,哪些量变了,哪些量没有变?

三角形锁形工坊

拖动 · 观察 · 解释

已知AB、AC为两根定长杆;锁定后BC也成为定长约束。构型在同一平面内。

研究三边确定后,翻到另一侧是一个不全等的新三角形吗?

先做一次自己的观察

亲手改变铰链角,再锁定当前第三边,最后翻到基线另一侧并核验:三条边有没有改变?

● 已知点● 绿色可动点┄ 金色辅助线
CAB

先移动C改变铰链角,再锁上第三边。点聚焦后,← → 调整;Shift加速;Home/End到端点。

第三边 BC
—
∠A
—
面积
—
约束状态
—

AB 6 / AC 4 / BC 5.292 · 两杆铰接 · 上侧 · 有效。读数为近似值,一般结论需看下方论证。

换个条件,再试一次

三条杆长分别1、2、3,也能锁成一个三角形吗?

先预测,再用下面的按钮检查反例。预测按钮不会改变当前图形。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。恢复输入并重算,不恢复独立任务状态。

先留一组,再改变一个条件。

从“好像如此”到“为什么必然”

为什么三边锁定后只剩镜像构型?

实验中的数值能帮你提出猜想。下面的论证解释适用条件内的一般关系。

展开一般论证
  1. 固定AB后,满足AC为定长的点C在以A为圆心的圆上。若BC也固定,C还必须在以B为圆心的圆上。
  2. 严格满足|AB−AC|<BC<AB+AC时,两圆有两个交点,关于直线AB对称。两种构型的三组对应边相等,可由SSS判定全等。翻面改变朝向,不改变形状大小。
  3. 等号成立时两圆相切,三点共线、面积为零;超过范围时无交点。三边给定还要先检查能否构成三角形,不能只背“SSS”。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

三边确定后,翻到另一侧是一个不全等的新三角形吗?

换个条件,再试一次

三条杆长分别1、2、3,也能锁成一个三角形吗?

看哪里?

二维拖动受约束的点并检查辅助线和读数;三维空间台同步同一平面构造,图形证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识全等 · 三角形存在条件中的图形与量;长度使用统一单位u。AB、AC为两根定长杆;锁定后BC也成为定长约束。构型在同一平面内。

先看现象:先移动C改变铰链角,再锁上第三边。

再做定量:固定AB后,满足AC为定长的点C在以A为圆心的圆上。若BC也固定,C还必须在以B为圆心的圆上。 严格满足|AB−AC|<BC<AB+AC时,两圆有两个交点,关于直线AB对称。两种构型的三组对应边相等,可由SSS判定全等。翻面改变朝向,不改变形状大小。 等号成立时两圆相切,三点共线、面积为零;超过范围时无交点。三边给定还要先检查能否构成三角形,不能只背“SSS”。

模型、来源与核验边界

固定AB后,满足AC为定长的点C在以A为圆心的圆上。若BC也固定,C还必须在以B为圆心的圆上。 严格满足|AB−AC|<BC<AB+AC时,两圆有两个交点,关于直线AB对称。两种构型的三组对应边相等,可由SSS判定全等。翻面改变朝向,不改变形状大小。 等号成立时两圆相切,三点共线、面积为零;超过范围时无交点。三边给定还要先检查能否构成三角形,不能只背“SSS”。

解析核验提示:AB=6 u、AC=4 u时,第三边必须满足2<BC<10才构成非退化三角形。固定三边后,两侧镜像构型全等。1、2、3只能排成一条线。

适用范围:这是理想刚性杆的平面几何模型,不模拟真实关节、材料弹性或碰撞。锁定后角度由三边确定,铰链控制不可继续改变;解锁后沿当前角度继续探索。

Euclid’s Elements · 第一卷命题8(三边全等)(延伸阅读;本卡解析基准尚未获外部审阅) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。

同一装置,换个角度

空间观察台

上方二维实验负责接线、构造和测量;这里同步呈现当前几何。平面对象置于空间台面,厚度、球体大小及变形显示均为示意,不新增测量值。

三维按需打开;拖动旋转、滚轮缩放,也可用方向键。二维与测量始终可用。