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Geometry · real student question

在凸四边形 ABCD 中,AB = BC,AD = CD,∠B = 58°,∠D = 136°。求 ∠A 的度数。

Question

在凸四边形 ABCDABCD 中,已知

AB=BC,AD=CD,∠B=58∘,∠D=136∘AB = BC,\qquad AD = CD,\qquad \angle B = 58^\circ,\qquad \angle D = 136^\circ

求 ∠A\angle A,结果用度数表示。

Step-by-step solution

  1. 先从两组相等的边看出这是什么图形。 有两组相邻边分别相等(AB=BCAB=BC 与 AD=CDAD=CD),所以 ABCDABCD 是一个筝形。这一点之所以关键:BB 和 DD 到 AA 与到 CC 的距离都相等,因此它们都落在 ACAC 的垂直平分线上,于是对角线 BDBD 就成了整个图形的对称轴。

  2. 利用对称性得到 ∠A=∠C\angle A = \angle C。 沿直线 BDBD 翻折,AA 与 CC 互换而 BB、DD 保持不动,所以 AA 处的角正好落到 CC 处的角上。因此

    ∠A=∠C\angle A = \angle C

    正是这一条,把原本四个未知角的问题变成了只含一个未知量的问题。

  3. 再用四边形的内角和。 任何四边形的内角和都是 360∘360^\circ:

    ∠A+∠B+∠C+∠D=360∘\angle A + \angle B + \angle C + \angle D = 360^\circ

  4. 把已知角和刚得到的相等关系代进去。 把 ∠C\angle C 换写成 ∠A\angle A:

    2∠A+58∘+136∘=360∘2\angle A + 58^\circ + 136^\circ = 360^\circ

    2∠A=360∘−194∘=166∘2\angle A = 360^\circ - 194^\circ = 166^\circ

    ∠A=83∘\angle A = 83^\circ

  5. 沿对角线 ACAC 切开,换个角度验算。 三角形 ABCABC 是等腰三角形,顶角为 58∘58^\circ,所以两个底角都等于 180∘−58∘2=61∘\tfrac{180^\circ-58^\circ}{2}=61^\circ,即 ∠BAC=61∘\angle BAC = 61^\circ。三角形 ACDACD 同样是等腰三角形,顶角为 136∘136^\circ,于是 ∠DAC=180∘−136∘2=22∘\angle DAC = \tfrac{180^\circ-136^\circ}{2}=22^\circ。两部分相加得 ∠A=61∘+22∘=83∘\angle A = 61^\circ + 22^\circ = 83^\circ,与上面的结果吻合。

Answer

∠A=83∘\angle A = 83^\circ

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