對稱

基礎

反射對稱就像照鏡:對摺兩邊完全重合;旋轉對稱就是轉一個圈有多少次和自己一模一樣。

適合:中一數學 · 單元:幾何入門 · 建議學習路徑第 16/20 課

學完呢課,你會識:
  • 對稱:圖形兩邊一樣
  • 對稱軸:對摺線
  • 判斷方法:對摺看重合不重合
數學Mathematics

1重點摘要 Summary

反射對稱就像照鏡:對摺兩邊完全重合;旋轉對稱就是轉一個圈有多少次和自己一模一樣。

2生字卡 Vocabulary

S
Symmetry對稱

圖形兩邊一樣。

L
Line of symmetry對稱軸

將圖形對摺的線。

R
Reflection反射

就像鏡中倒影。

M
Mirror鏡子

反射的工具。

S
Symmetric figure對稱圖形

有對稱軸的圖形。

N
Not symmetric不對稱

沒有對稱軸。

F
Fold對摺

將圖形摺埋。

M
Match重合

對摺後兩邊完全重疊。

3逐步講解 Steps

  1. 1. 對稱是什麼?對稱是指圖形沿某條直線對摺後,兩邊能夠完全重合的性質。生活中最直觀的例子是蝴蝶:左右兩邊翅膀的花紋一一對應;人臉大致對稱,心形卡片沿中線對摺也完全重合。對稱在設計中應用廣泛,校徽、郵票、建築立面都常用對稱令外觀穩重。判斷對稱不能單憑感覺,要靠對摺測試或找出對稱軸的數目,例如字母 R 看似規整,實際上沒有任何對稱軸。
  2. 2. 對稱軸對稱軸是把圖形分成兩半、對摺後兩邊完全重合的那條直線,通常以虛線表示。蝴蝶身體中間的那條線、心形卡片的中線,都是對稱軸。一個圖形可以有多條對稱軸:正方形有 4 條,圓有無數條;也可以一條都沒有,例如不等邊三角形。找對稱軸時要嘗試不同方向:橫摺、直摺、沿對角線摺,每找到一條便記下,全部方向試完才能確定總數,只試一個方向便下結論是常見錯誤。
  3. 3. 如何判斷對稱?判斷圖形是否對稱,最可靠的方法是對摺測試:第一步,猜一條可能的對稱軸並畫出來;第二步,把圖形沿該線對摺,可以在腦中想像或用紙實際操作;第三步,檢查兩邊是否完全重合,包括形狀、大小和花紋方向。重合便是對稱,不重合便換其他方向再試。注意鏡像方向的陷阱:字母 p 與 q 左右相反,若圖形一邊有 p 一邊有 q,看似相像其實不對稱,因為對摺後方向相反的字母不會重合。
  4. 4. 對稱圖形例子常見對稱圖形的對稱軸數目必須記牢:正方形有 4 條(水平、垂直、兩條對角線),長方形有 2 條(只有水平和垂直,對角線不算),等邊三角形有 3 條,等腰三角形有 1 條,圓有無數條。考試最常考的陷阱是長方形:沿對角線對摺時兩個三角形面積相等卻不能重合,所以對角線不是長方形的對稱軸。記憶時配合動手對摺或剪紙驗證,比死背數字可靠得多。
  5. 5. 不對稱圖形例子不等邊三角形三條邊長度都不相同,對稱軸數目為 0;一般的不規則形狀同樣沒有對稱軸。字母之中,R、F、G、J 都沒有對稱軸,而 A、H、O、X 則有;這類例子常用於選擇題,用來測試是否真正理解對稱。判斷時不要被圖形「差不多對稱」的觀感誤導,必須逐一檢驗:只要有一個方向無法重合,該方向便不是對稱軸;所有方向都失敗,圖形才是不對稱。
  6. 6. 反射(鏡像)反射對稱就像鏡中倒影:鏡面所在的那條線就是對稱軸,軸兩邊的圖形互為鏡像,左右相反而上下一樣。例如站在鏡子前舉起右手,鏡中的像舉起的是左手;字母 b 的鏡像是 d,p 的鏡像是 q。畫反射對稱圖形時,數格子是穩妥方法:對稱軸右邊的每一點,與左邊對應點到軸的距離相等,例如左邊一點距軸 3 格,右邊對應點也要距軸 3 格,逐點描出後連線便成。
  7. 7. 畫對稱圖形畫對稱圖形的步驟:第一步,用虛線畫出對稱軸;第二步,在軸的一邊畫出已知的一半圖形;第三步,把這一半的每個關鍵點在軸的另邊畫出鏡像點,與軸的距離逐點相等,最後連線完成。例如左半部分有一個頂點距對稱軸 4 格,右半部分的對應頂點也要距軸 4 格,高度保持不變。畫完後把紙對摺檢查是否重合,是最快的自檢方法;漏數格數或忘記高度不變,是兩個最常見的錯誤。

4圖解 Diagrams

對稱軸有幾多條? Lines of symmetry圓:無限條正方形:4 條長方形:2 條等腰三角形:1 條對摺測試:摺到兩邊完全重疊嘅摺線,先係一條對稱軸平行四邊形 0 條——點摺都唔重疊,唔好同菱形撈亂!
圖 1:對稱軸數目

5例題示範 Example

例題:正方形有多少條對稱軸?它的旋轉對稱階數是多少?

  1. 對摺測試沿水平中線進行:上下兩半完全重合,說明水平線是一條對稱軸。
  2. 再沿垂直中線和兩條對角線對摺,四個方向都能重合,因此正方形共有 4 條對稱軸。
  3. 旋轉測試:正方形每旋轉 90° 便與原來的圖形重合一次,在 90°、180°、270°、360° 四個位置都成立。
  4. 旋轉對稱階數按定義計算:360° ÷ 90° = 4,即階數為 4。
  5. 答案:正方形有 4 條對稱軸(水平、垂直及兩條對角線),旋轉對稱階數為 4,因為每轉 90° 便與原形重合一次。留意正方形的兩種對稱數目相同,都是 4;但長方形只有 2 條對稱軸而階數是 2,兩類圖形不可混淆。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 不會判斷對稱。
✓ 對摺看重合不重合。
✗ 長方形對稱軸數錯。
✓ 長方形 = 2 條。
✗ 等邊和等腰弄錯。
✓ 等邊 3 條,等腰 1 條。
✗ 不知圓有多少條。
✓ 圓有無數條對稱軸。

75 題快測 Quick check

Q1正方形有多少條對稱軸?

Q2長方形有多少條對稱軸?

Q3等邊三角形有多少條對稱軸?

Q4等腰三角形有多少條對稱軸?

Q5圓有多少條對稱軸?

8重點回顧 Recap

  • 對稱:圖形兩邊一樣
  • 對稱軸:對摺線
  • 判斷方法:對摺看重合不重合
  • 正方形 4 條,長方形 2 條
  • 等邊 3 條,等腰 1 條,圓無數條

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