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正多邊形對稱、對角線與展開角

科目:教師檢定(教檢)◆國民小學◆數學能力測驗|題數:2
正多邊形對稱、對角線與展開角
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建立於 2026年11月10日

學習重點 熟用正 n 邊形的內角公式(n−2)×180°÷n,算出正五邊形內角為 108°、正六邊形內角為 120°。 掌握足球頂點的面片組合:一個正五邊形與兩個正六邊形相接,面角總和為 348°,攤平後的缺口為 360°−348°=12°。 辨認正多邊形的對稱軸:正 n 邊形恰有 n 條對稱軸,偶數邊與奇數邊的軸線位置不同。 利用「每個頂點可連 n−3 條對角線,全部相加再除以 2」求對角線總數,正六邊形共 9 條。 計算對稱軸與對角線的數量關係:正六邊形對稱軸 6 條、對角線 9 條,兩者相差 3。 核心觀念 一、正多邊形的內角:先求總和,再平均 正多邊形的各邊等長、各內角相等。從 n 邊形的一個頂點向其他不相鄰頂點畫對角線,可以把多邊形分成 n−2 個三角形,所以內角總和為(n−2)×180°。正 n 邊形再將總和平均分成 n 份,得到: 正 n 邊形每個內角=(n−2)×180°÷n=180°−360°÷n。 一般多邊形也適用內角總和公式,但只有在各內角相等時,才能直接除以 n 求得每個內角。題目中的「正」字,就是允許平均分配的重要條件。 圖形內角總和每個內角每個外角 正五邊形540°108°72° 正六邊形720°120°60° 表中的外角,是一邊延長線與相鄰邊形成、與內角互補的角。正 n 邊形的每個外角為 360°÷n,不能把外角直接當成面片在頂點所占的角度。 二、足球展開角:看同一頂點有哪些面片 足球(截角二十面體)由 12 塊正五邊形與 20 塊正六邊形構成,每個頂點由一個正五邊形及兩個正六邊形共用。計算該頂點攤平後的缺口,只需處理這三個面在同一頂點的內角,不必把整顆足球的所有面片角度加總。 三個面角的總和為:108°+120°+120°=348°。若將這些面片沿共同邊依序攤在平面上,使它們仍共用同一頂點,完整一周應為 360°,因此尚未被面片占用的角度為: 缺口角=360°−348°=12°。 這個差稱為該頂點的角虧。面片沿邊折成立體時,各面內角保持不變;攤平時,原本立體頂點周圍的角度不足一周,便會顯出缺口。正因為有這 12° 的缺口,面片才能「拱起來」圍成球狀;若三個面角恰好湊成 360°,就只能平鋪在平面上。 作答時先確認標示的角是「三個面片之外的缺口」,還是某一面片內部的角。展開圖中夾在兩塊面片之間、頂點為共同頂點的空隙,就是 12°;若標示的是面片內部的角,則應回到 108° 或 120° 判斷。 三、正多邊形的對稱軸:總數等於邊數 對稱軸是一條直線,圖形沿它對折後,兩側能完全重合。正 n 邊形有 n 條對稱軸,但軸線經過的位置會隨邊數的奇偶而不同。 邊數對稱軸的位置條數 奇數 n通過一個頂點與其對邊中點n 條 偶數 n通過一對相對頂點n÷2 條 偶數 n通過一對相對邊的中點n÷2 條 例如正六邊形有 3 條通過相對頂點的對稱軸,以及 3 條通過相對邊中點的對稱軸,合計 6 條。只數通過頂點的軸線,會漏掉一半。 四、對角線計數:排除三個頂點,重複計數再除二 對角線是連接兩個不相鄰頂點的線段。從 n 邊形的一個頂點出發,不能連向自己;連向左右兩個相鄰頂點所得到的是邊,也不能算作對角線。因此,從一個頂點可畫出的對角線共有 n−3 條。 將 n 個頂點各自能畫的對角線相加,得到 n(n−3)。但每條對角線都有兩個端點,會從兩端各被算一次,所以: n 邊形的對角線總數=n(n−3)÷2。 圖形對稱軸單一頂點出發的對角線對角線總數 正五邊形525 正六邊形639 「單一頂點出發的條數」與「整個圖形的總條數」是不同的計數範圍,正六邊形分別為 3 條與 9 條。 五、對稱軸與對角線的數量關係 以 a 表示正六邊形對稱軸條數、b 表示對角線總數,則 a=6、b=9,兩者相差 3。嚴格依序相減,a−b=6−9=−3;而此類考題的選項只列正數,標準答案取 3,即兩數的差距(b−a=3)。作答時先把 a、b 各自算正確,再找出數值為 3 的選項。若算成 0、5、6 等,通常是對稱軸或對角線其中一項數錯。 常考陷阱 把內角與外角混用:正五邊形的 72°、正六邊形的 60°是外角。面片在共同頂點所占的角,應使用 108°與 120°。若誤用外角,會得到 72°+60°+60°=192°,與任何正確結果都不符。 把 348°直接當成缺口:348°是三個面角的總和;缺口還要用完整一周 360°減去它,答案是 12°,不是 8°、24°或 32°。 用 180°作為展開角的基準:同一頂點周圍一整圈是 360°;只有確定角位於同一直線的一側時,才考慮平角 180°。 面片組合記錯:每個頂點是「一個五邊形+兩個六邊形」,不是兩個五邊形加一個六邊形(那樣會算成 108°×2+120°=336°,缺口 24°)。 將全體面片數帶入局部角度計算:12 塊黑、20 塊白是整顆足球的面片數,與單一頂點的角度計算無關。 對稱軸只數一半:正六邊形只數通過相對頂點的 3 條,會漏掉通過相對邊中點的 3 條,正確為 6 條。 把對角線視為對稱軸:對角線是線段,對稱軸是能使圖形對折重合的直線;兩者的定義與數量都不同。 漏除以 2 或只算單一頂點:正六邊形若算成 6×3=18 條或只算 3 條都錯,正確為 9 條。 記憶口訣 內角先減二,乘上一百八,再除邊數;對稱軸數等邊數。 對角線:每點減三,全乘除二;展開缺口:一周減面角。 足球一五兩六,一零八加兩個一二零,差十二度才成球。

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  1. 15.一個正六邊形的對稱軸有 a 條,對角線有b條,則 a − b = ? (A)0 (B)3 (C)5 (D)6
  2. 10.足球是由 12 塊黑色正五邊形和 20 塊白色正六邊形所構成,每個頂點都是兩個正六邊形與一個正五邊形共用,其部份平面展開圖如...