三角形內角和不算啥,外角和更有趣

2021-02-16 數學佬

三角形內角和不算啥,外角和才有趣

大家都知道,三角形的內角和為180°,四邊形的內角和為360°,因為四邊形可以分解成兩個三角形,五邊形可以分解成三個三角形,所以內角和為180°×3=540°等等。

如果我們換一個角度來看問題。三角形的外角和是多少呢?

似乎有點難想像,不過我告訴你,一隻小螞蟻就能解決問題,你信不信。

有一隻名叫數學佬的小螞蟻,從三角形的一個點出發(任意一個點,不需要是端點),沿著三角形爬,最終都是要回到原點的對吧。那麼這隻小螞蟻在每一個轉角處都會轉過一個角度,這個角度就是外角。很容易理解,當它回到原點時,就正好轉了一圈!360°

你也可以這樣想,其實三角形的邊長時多少一點也不重要,因此我將三角形極端地想像成邊長為0,也就是小螞蟻在原地轉了個圈,多少度?360°

這可能時對三角形外角和最簡潔的理解了吧。

我還可以接著推,如果時四邊形呢?這隻小螞蟻在四邊形上爬呀爬,爬回原點,就相當於轉個圈,也是360°。同理,五邊形呢?也是360°。六邊形也是360°。

瞬間,我得到一個很普遍的規律:任何一個凸多邊形,外角和都是360°。

什麼,不知道啥是凸多邊形?嗯,這麼說吧,一般的多邊形,這樣說是不是更親切點。

那麼一個特殊的多邊形,比如這樣子。

它的外角和是多少呢?這裡我們需要定義一下角度的正負,我們規定:逆時針轉的角是正角,而順時針轉的角是負角。那麼這個四邊形的外角和仍然為360°。

很神奇。數學佬要繼續變形了。。。

如果這個根本不是多邊形,比如是一個圓,圓上有一隻小螞蟻,它順著圓周爬一圈,會發生什麼詭異的事?

顯然,這隻小螞蟻看上去沒有改變方向,其實無時無刻不改變著方向,其改變的方向就正好是圓弧的弧度,而一個圓的弧度恰好就是360°。

於是我可以得到一個震驚的結果:圓的外角和也是360°。

繼續挖掘,我們發現,所謂圓上一點的外角,就是這點的曲線弧度。因此,如果螞蟻在一個橢圓上爬,當它回到起點時,其轉過的角度也正好就是360°。

甚至於圖形不是橢圓,而是任意一個封閉的曲線,螞蟻爬回到起點,轉過的角度都是360°,也就是:任意一個封閉的曲線,它的每一點的角度之和等於360°。

極端化理解就是:不管怎麼樣的曲線,當他面縮成一個點時,沒有差異,螞蟻都是原地轉個身而已。

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