從網路上看到一則題目,有出在國三考試,也有出現在數學競試,也有出在國二。網路搜尋一下,發現這題算是廣為人知的題目,會出現的問法有三種,問角度,問邊長,問面積。這題如果用高中的三角函數解,想法很簡單,如果用國中的想法解,就必須稍加旋轉。其中一種敘述如下:
正三角形 ABC 內有一點 P, 線段 PA=6, 線段PB=8, 線段PC=10, 求此正三角形面積.

方法就是將三角形以 A 為旋轉中心點,順時針旋轉 60 度,如下圖。(或是在左方做△APB的全等三角形)

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由圖中可以看到 p 點移到 p’ 點, C 點移到 C’ 點, B 點移到 C 點, 變成兩個正三角形並排。
∠PAP’ = 60 度,∠CAC’ 也是 60 度。且線段 P’A = 6, 線段 P’C = 8。連接線段 PP’ 如下圖:

顯而易見,△PAP’ 三個內角都是 60 度,為正三角形。線段 PP’ = 6。(這是類似題的其中一種問法)
因為 △PP’C 的三邊長為 6, 8, 10,所以 ∠CP’P = 90 度。
(另一種類似題會問 ∠BPA 為幾度,因為 △CP’A 全等於 △BPA,
所以 ∠BPA = ∠CP’A = 60+90 = 150 度。)

要如何算面積呢?當然要先算出正三角形的邊長 AC (這又是另一個類似題的問法),
做輔助線如圖:

做 A 點與延長線段 CP’ 的垂直線後,可以發現綠色的直角三角形,而且角度剛好是 30, 60, 90 度,
所以邊長也有特殊比例。利用畢氏定理求出正三角形的邊長 AC 為:

正三角形的面積公式為 , a 為正三角形邊長,
所以此題所求的正三角形面積為:

P.S.: 如果單純只算正三角形的面積,網路上有位滴兒老師提供的方法也很快,該老師畫的圖解在此
我用 GGB 重畫其圖形如下:

由圖可知,將正三角形分成三個小三角形,並各自在另一邊做全等三角形,成為六邊形。
六邊形由三個小正三角形及三個直角三角形組成,所以將六個面積加總後,除二即為所求。 

最後修改日期: 2021 年 3 月 18 日

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