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Geometry · real student question

射線 Mx 與 Ny 平行,點 P 位於兩線之間,角 xMP = 110 度、角 yNP = 140 度。求角 MPN。

Question

射線 MxMx 與 NyNy 互相平行,點 PP 落在兩線之間的帶狀區域內,且

∠xMP=110∘,∠yNP=140∘\angle xMP=110^{\circ},\qquad \angle yNP=140^{\circ}

求 ∠MPN\angle MPN。

Step-by-step solution

  1. 過 P 作一條同時平行兩線的輔助線。 兩個給定角位於不同的頂點,目前還沒有任何東西把它們連起來。過 PP 引一條平行於 MxMx(因而也平行於 NyNy)的射線 PzPz,就能把 ∠MPN\angle MPN 切成兩塊,每一塊都能綁到其中一個給定角上。

  2. 在 M 處用同側內角。 Mx∥PzMx\parallel Pz 而以 MPMP 為截線,所以 ∠xMP\angle xMP 與 ∠MPz\angle MPz 是同側內角,相加為 180∘180^{\circ}:

    ∠MPz=180∘−110∘=70∘\angle MPz=180^{\circ}-110^{\circ}=70^{\circ}

  3. 在 N 處同樣用同側內角。 同理 Ny∥PzNy\parallel Pz 而以 NPNP 為截線:

    ∠NPz=180∘−140∘=40∘\angle NPz=180^{\circ}-140^{\circ}=40^{\circ}

  4. 把兩塊加起來。 因為 PzPz 落在 ∠MPN\angle MPN 的內部(這正是「PP 落在兩線之間」所保證的),

    ∠MPN=∠MPz+∠NPz=70∘+40∘=110∘\angle MPN=\angle MPz+\angle NPz=70^{\circ}+40^{\circ}=110^{\circ}

    110∘\boxed{110^{\circ}}

  5. 注意這個捷徑以及它成立的條件。 同樣的計算可以寫成一行

    ∠MPN=360∘−110∘−140∘=110∘\angle MPN=360^{\circ}-110^{\circ}-140^{\circ}=110^{\circ}

    因為 ∠xMP\angle xMP、∠MPN\angle MPN 與 ∠yNP\angle yNP 三個角繞著輔助線首尾相接合成一整周。這個捷徑只在折點確實落在兩平行線之間時才適用;若它落在帶狀區域之外,兩塊就要相減而不是相加。

  6. 檢查大小是否合理。 兩個給定角都是鈍角,所以各自在 PP 處只貢獻一塊不大的銳角(70∘70^{\circ} 與 40∘40^{\circ}),它們的和 110∘110^{\circ} 雖是鈍角但小於 180∘180^{\circ}——這與 PP 嚴格落在兩線之間一致。

Answer

∠MPN=110∘\angle MPN=110^{\circ}

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