SAT 数学讲义 · Part 4  Geometry & Trigonometry(深度学习版)

零基础可学的完整几何三角模块 | 每个模块:图解概念 → 精讲例题 → 同考法练习组(真题成组,含变体题)
10 个学习模块 · 63 道真题(32 精讲 + 31 练习,含 13 道带原图的图形题)· 9 张概念图解 | 全部标注来源与实考正确率

学习模块目录

  1. 角度、平行线与多边形
  2. 三角形三边关系
  3. 相似与全等
  4. 勾股定理与特殊直角三角形
  5. 三角函数 SOH-CAH-TOA
  6. 角的度量:度与弧度
  7. 单位圆
  8. 圆:方程与几何性质
  9. 立体几何:表面积与体积
  10. 相似缩放:长度、面积、体积三级跳
2026-09-28 更新:逐题对照 2026 年 8 月(国际A/B/C/D、美国A)与 9 月(国际A/B/C、美国A)全部 9 套数学真题,本册补充了此前未覆盖的 3 个考法(金色标签即新增题型):5F 用三角比表示边长/面积/周长 · 9F 圆柱总表面积(周长→半径) · 9G 空心圆柱体积
使用方法(零基础路线):每个模块按"①看图解概念 → ②跟做精讲例题(先盖住解答)→ ③独立完成底部练习组"的顺序学。 练习组是同考法真题(很多是精讲例题换数字的原题变体,专门用来验证你是否真的会了);点开"答案与提示"即可对答案。全部做完再进下一模块。

1. 角度、平行线与多边形

Angles, Parallel Lines & Polygons
全库角度类约 230 题 | 图册配套:第 38 节「四个锐角和四个钝角」6 页

从零开始 · 概念

  • 一条斜线穿过两条平行线,只会产生两种角度:一批锐角(全相等)和一批钝角(全相等),且 锐角 + 钝角 = 180°。SAT 平行线题不管标了几个字母,本质都是"认出谁跟谁相等、谁跟谁互补"。
  • 术语对照:同位角(corresponding)相等;内错角(alternate interior)相等;同旁内角(same-side interior)互补。
  • 三角形内角和 = 180°;外角 = 不相邻两内角之和(见右图,省一步"先求第三角")。
  • 多边形:\(n\) 边形内角和 \(=(n-2)\times180°\)(从一个顶点切成 \(n-2\) 个三角形);正 \(n\) 边形每个内角 \(=\dfrac{(n-2)\times180°}{n}\);外角和恒为 360°。
lm a b a b a b a b 所有 a 相等 · 所有 b 相等 · a + b = 180° α β d 外角 d = α + β(不相邻两内角之和)
图 1-1 | 左:平行线只产生 a、b 两种角;右:三角形外角定理
题型 1A

正多边形内角反求参数

实考正确率 50%
例 1A-1Hard2024年3月C卷 · 正确率 50% · 填空题
A polygon has exactly 95 sides. If the measure of each of the 95 interior angles of this polygon is \((180p)°\), what is the value of \(p\)?
Grid-in 填空题(答案可以是分数)
查看解答
答案:\(p=\dfrac{93}{95}\)
  1. 内角和 \(=(95-2)\times180°=93\times180°\)。
  2. 每个内角 \(=\dfrac{93\times180°}{95}\);对照 \(180p\),两边除以 180:\(p=\dfrac{93}{95}\)。
要点:把 180 当公共因子约掉,\(p\) 就是 \(\dfrac{n-2}{n}\)——一半考生死在硬算小数上。
题型 1B

平行线角度关系(带图)

实考正确率 57%
例 1B-1Hard2023年6月A卷 · 正确率 57%
In the figure, parallel lines \(a\) and \(b\) are intersected by lines \(c\), \(d\), and \(e\). If \(z=49\), \(y=136\), and \(v<z\), which statement about \(x\) and \(w\) must be true?
平行线与三条截线的角度图
  • A) \(x<w\)
  • B) \(x>w\)
  • C) \(x=w\)
  • D) \(x+w=90\)
查看解答
答案:B \(x>w\)
  1. 平行线 \(a,b\) 被同一条线 \(c\) 所截 ⇒ \(c\) 与两条平行线的夹角处处相同(同位角,见图 1-1),\(y=136\) 在两条线处都成立。
  2. 从图上读关系:\(x\) 是 \(c\) 与 \(d\) 之间的角 \(=136-v\);\(w\) 是 \(c\) 与 \(e\) 之间的角 \(=136-z\)。
  3. 已知 \(v<z\):136 减去更小的数得到更大的结果 ⇒ \(x>w\)。
要点:数值 \(z=49\) 是烟雾弹——本题从头到尾不需要算出任何角的具体度数,只比较"减数谁大"。平行线难题的共性:先用"平行 ⇒ 角相等"把所有角挂到同一个参照系上,再做代数比较。
练习组

独立完成 · 3 题

同考法真题 · 由易到难
练 1.1Hard2025年9月国际A卷 · 正确率 89%
In triangle EFG, the sum of the measures of angles E and F is 31°. What is the measure of angle G?
  • A) \(31°\)
  • B) \(59°\)
  • C) \(118°\)
  • D) \(149°\)
答案与提示
答案:D \(149°\)
提示:内角和 180°,\(G=180°-31°=149°\)。B(59°)是把 31° 当成了一个角再取余角的错误。
练 1.2Hard2024年5月北美B卷 · 正确率 96%
A total of 3 squares each have side length \(r\). A total of 6 equilateral triangles each have side length \(t\). None of these squares and triangles shares a side. The sum of the perimeters of all these squares and triangles is 60. Which equation represents this situation?
  • A) \(12r+18t=60\)
  • B) \(3r+6t=60\)
  • C) \(9r+24t=60\)
  • D) \(6r+3t=60\)
答案与提示
答案:A \(12r+18t=60\)
提示:正方形周长 \(4r\times3=12r\);等边三角形周长 \(3t\times6=18t\)。B 数的是"图形个数"不是周长。
练 1.3(例 1A-1 变体)Hard2024年11月A卷 · 正确率 63% · 填空题
A polygon has exactly 87 sides. If the measure of each of the 87 interior angles of this polygon is \((180p)°\), what is the value of \(p\)?
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(p=\dfrac{85}{87}\)
提示:与例 1A-1 完全同流程——\(87(180p)=85(180)\),约掉 180 得 \(p=\dfrac{n-2}{n}=\dfrac{85}{87}\)。

2. 三角形三边关系

Triangle Inequality
图册配套:第 37 节「两边之和大于第三边」4 页

从零开始 · 概念

  • 直觉:两条短棍加起来还没第三条长,就"够不着"合不拢成三角形。所以任何两边之和必须严格大于第三边。
  • 实用形式(第三边范围):已知两边 \(a,b\),第三边 \(x\) 满足
\( |a-b| \;<\; x \;<\; a+b \) (两个端点都取不到)
  • 计数整数解:区间 \((|a-b|,\ a+b)\) 内的整数个数 = 上界整数 − 下界整数 − 1 的变形,最稳的办法是列出首尾再用 \(尾-首+1\)。
a = 7 b = 12 x = ? 519 12−7 < x < 12+7(空心 = 取不到) 整数解:6, 7, …, 18 共 13 个
图 2-1 | 第三边被夹在"差"与"和"之间,端点开区间
题型 2A

第三边整数计数

例 2A-1Hard2024年3月D卷 · 正确率 73% · 填空题
The lengths of the two sides of a triangle are 12 inches and 7 inches, respectively. If the length of the third side of the triangle is \(x\) inches such that \(x\) is an integer, how many possible values can \(x\) have?
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(13\)
  1. \(12-7<x<12+7\),即 \(5<x<19\)。
  2. 整数解 \(6,7,\dots,18\),共 \(18-6+1=13\) 个。
易错点:①端点 5、19 取不到;②计数公式的 +1 别丢。答 14(含端点)或 12(漏 +1)都是高频错误。
练习组

独立完成 · 2 题

同考法真题(求范围版本)
练 2.1Hard2025年3月国际A卷 · 正确率 81%
The triangle inequality theorem states that the sum of any two sides of a triangle must be greater than the length of the third side. If a triangle has side lengths of 7 and 10, which inequality represents the possible lengths, \(x\), of the third side of the triangle?
  • A) \(x<17\)
  • B) \(x>17\)
  • C) \(3<x<17\)
  • D) \(x\le17\)
答案与提示
答案:C \(3<x<17\)
提示:上界 \(7+10\),下界 \(10-7\)——A 只给了上界,忘了"差"那一头。
练 2.2HardCollege Board 题库 · 正确率 71%
The triangle inequality theorem states that the sum of any two sides of a triangle must be greater than the length of the third side. If a triangle has side lengths of 6 and 12, which inequality represents the possible lengths, \(x\), of the third side of the triangle?
  • A) \(x<18\)
  • B) \(x>18\)
  • C) \(6<x<18\)
  • D) \(x\le18\)
答案与提示
答案:C \(6<x<18\)
提示:\(12-6<x<12+6\)。两端都是严格不等。

3. 相似与全等

Similarity & Congruence
全库相似/全等类 Hard 21 题 | 图册配套:第 39–42 节共 26 页(判定条件 + 比例关系)

从零开始 · 概念

  • 相似(similar)= 形状相同、大小可不同:对应角相等,对应边成同一比例。全等(congruent) = 相似且比例为 1。
  • 相似判定:AA(两角对应相等,最常用)、SAS(两边成比例且夹角相等)、SSS(三边成比例)。⚠️ SSA 不能判定。
  • 全等判定:SSS、SAS、ASA、AAS(同样没有 SSA)。
  • 平行线自动造相似:三角形内一条边的平行线切出的小三角形 ∼ 原三角形(AA:公共角 + 同位角)。这是 SAT 最爱的出题方式。
  • "哪条补充信息充分"题:把每个三角形第三个角算出来,再核对对应关系;只给边比而无夹角信息 ⇒ 不充分。
R T S K L LK ∥ ST 的高 △LKR ∼ △STR(AA:共 ∠R + 同位角) 对应边同比例: LK/ST = RK/RT = RL/RS = k ⚠️ 相似判定没有 SSA—— 边比 + 非夹角 ⇒ 不充分
图 3-1 | 平行线切出嵌套相似三角形(AA),对应边共享同一比例 k
题型 3A

相似判定:"哪条补充信息充分"

同模板考过 3 次 · 实考正确率 52%
例 3A-1HardBluebook 试题1 Module 3 · 正确率 52%
In triangles LMN and RST, angles L and R each have measure 60°, LN = 10, and RT = 30. Which additional piece of information is sufficient to prove that triangle LMN is similar to triangle RST?
  • A) MN = 7 and ST = 7
  • B) MN = 7 and ST = 21
  • C) The measures of angles M and S are 70° and 60°, respectively.
  • D) The measures of angles M and T are 70° and 50°, respectively.
查看解答
答案:D
  1. 检验 D:\(\angle M=70°\Rightarrow\angle N=50°\);\(\angle T=50°\Rightarrow\angle S=70°\)。两三角形都是 \(60°/70°/50°\),AA 成立 ✓。
  2. C 使 RST 为 \(60°/60°/60°\),与 LMN 不配 ✗;A/B 的 MN、ST 是 60° 角的对边不是夹边,SSA 不充分 ✗。
易错点:B 的"边成 3 倍比例"很诱人,但缺夹角信息。角度信息永远是最干净的判定路径。
题型 3B

平行线构造相似(无图自己画)

同模板考过 4 次
例 3B-1HardCollege Board 题库 · 正确率 62% · 填空题
In triangle RST, angle T is a right angle, point L lies on \(RS\), point K lies on \(ST\), and \(LK\) is parallel to \(RT\). If the length of \(RT\) is 72 units, the length of \(LK\) is 24 units, and the area of triangle RST is 792 square units, what is the length of \(KT\), in units?
Grid-in 填空题(答案可以是分数)
查看解答
答案:\(\dfrac{44}{3}\)(14.67)
  1. 照图 3-1 画出结构:直角在 T,\(LK\parallel RT\)。
  2. 面积定边:\(\dfrac12(72)(ST)=792\Rightarrow ST=22\)。
  3. 相似比例 \(=\dfrac{LK}{RT}=\dfrac{24}{72}=\dfrac13\Rightarrow KS=\dfrac{22}{3}\)。
  4. \(KT=ST-KS=22-\dfrac{22}{3}=\dfrac{44}{3}\)。
易错点:答成 \(KS=\frac{22}{3}\)——问的是剩下那段。流程固定:面积定边 → 平行定比例 → 减出所求段。
题型 3C

等腰判定:"哪条信息充分"

例 3C-1Hard2024年11月北美A卷 · 正确率 96%
In triangle RST, the measure of angle R is 29 degrees. Which statement provides sufficient information to prove that triangle RST is isosceles?
  • A) The measure of angle S is 151 degrees.
  • B) The measure of angle S is 61 degrees.
  • C) The measure of angle S is 58 degrees.
  • D) The measure of angle S is 29 degrees.
查看解答
答案:D
  1. 等腰 ⇔ 至少两角相等。D 给 \(\angle S=29°=\angle R\) ✓。
  2. A 使 \(R+S=180°\) 三角形不存在;B/C 算出第三角后三角互不相等。
易错点:C 的 \(58=2\times29\) 是"看着有关系"的倍数陷阱——等腰要相等不要倍数。
题型 3D

X 型相似与面积比(带图)

同模板考过 2 次
例 3D-1Hard2023年12月A卷 · 正确率 73%
In the figure, \(LQ\) intersects \(MP\) at point R, and \(LM\) is parallel to \(PQ\). The lengths of \(MR\) and \(RP\) are 9 and 17 units, respectively. The area of \(\triangle LMR\) is 45 square units. What is the area of \(\triangle PQR\), in square units?
X 型相似三角形图
  • A) \(\dfrac{3{,}645}{289}\)
  • B) \(\dfrac{405}{17}\)
  • C) \(85\)
  • D) \(\dfrac{1{,}445}{9}\)
查看解答
答案:D \(\dfrac{1{,}445}{9}\)
  1. 识别 X 型相似:两线相交 + \(LM\parallel PQ\) ⇒ 对顶角相等、内错角相等 ⇒ \(\triangle LMR\sim\triangle QPR\)(AA)。
  2. 线性比例 = 对应边比 \(=\dfrac{RP}{MR}=\dfrac{17}{9}\)。
  3. 面积按比例的平方缩放(模块 10 的三级跳):面积 \(=45\times\left(\dfrac{17}{9}\right)^2=45\times\dfrac{289}{81}=\dfrac{1{,}445}{9}\approx160.6\)。
易错点:C(\(45\times\frac{17}{9}=85\))是"面积按一次比例缩放"的经典错误——长度 ×k,面积必须 ×k²。X 型(沙漏型)和 A 型(嵌套型,例 3B)是平行线造相似的两种脸,判定逻辑相同。
练习组

独立完成 · 4 题

含例 3A / 3B 的原题变体
练 3.1(例 3A 变体 · 更难)Hard2024年6月C卷 · 正确率 60%
For triangle PQR and triangle STU, angles P and S each measure 30°, QR = 16 and TU = 12. Which additional piece(s) of information is(are) sufficient to prove that triangle PQR is similar to triangle STU?
I. The length of \(PQ\) is \(\dfrac43\) the length of \(ST\).  II. The length of \(PR\) is \(\dfrac43\) the length of \(SU\).
  • A) I is sufficient, but II is not.
  • B) II is sufficient, but I is not.
  • C) I is sufficient, and II is sufficient.
  • D) Neither I nor II is sufficient.
答案与提示
答案:D Neither I nor II is sufficient.
提示:QR、TU 是 30° 角的对边——两组边成比例 + 非夹角 = SSA,Ⅰ、Ⅱ 都不充分。SAS 必须是夹角。
练 3.2(例 3B 变体)Hard2025年9月美国B卷 · 正确率 72% · 填空题
In triangle RST, angle T is a right angle, point L lies on \(RS\), point K lies on \(ST\), and \(LK\) is parallel to \(RT\). If the length of \(RT\) is 72 units, the length of \(LK\) is 24 units, and the area of triangle RST is 468 square units, what is the length of \(KT\), in units?
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(\dfrac{26}{3}\)(8.67)
提示:面积给 \(ST=13\);比例 \(\frac{24}{72}=\frac13\) 给 \(KS=\frac{13}{3}\);\(KT=13-\frac{13}{3}\)。
练 3.3(例 3B 变体)Hard2025年10月国际A卷 · 正确率 72% · 填空题
In triangle RST, angle T is a right angle, point L lies on \(RS\), point K lies on \(ST\), and \(LK\) is parallel to \(RT\). If the length of \(RT\) is 63 units, the length of \(LK\) is 21 units, and the area of triangle RST is 252 square units, what is the length of \(KT\), in units?
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(\dfrac{16}{3}\)(5.33)
提示:\(ST=8\),比例 \(\frac13\),\(KT=8-\frac83=\frac{16}{3}\)。
练 3.4(进阶:斜边上的高)HardPSAT10 · 正确率 75%
In triangle ABC, the measure of angle B is 90° and \(BD\) is an altitude of the triangle. The length of \(AB\) is 15 and the length of \(AC\) is 23 greater than the length of \(AB\). What is the value of \(\dfrac{BC}{BD}\)?
  • A) \(\dfrac{15}{38}\)
  • B) \(\dfrac{15}{23}\)
  • C) \(\dfrac{23}{15}\)
  • D) \(\dfrac{38}{15}\)
答案与提示
答案:D \(\dfrac{38}{15}\)
提示:\(AC=15+23=38\)。同一三角形面积两种算法:\(\frac12(AB)(BC)=\frac12(AC)(BD)\),移项得 \(\dfrac{BC}{BD}=\dfrac{AC}{AB}=\dfrac{38}{15}\)——不需要算出任何一条高的具体长度。

4. 勾股定理与特殊直角三角形

Pythagorean Theorem & Special Right Triangles
直角三角形贯穿全板块(圆锥斜高、切线、对角线都靠它)| 本模块无图册专节,练习分散在第 39/44/50 节

从零开始 · 概念

直角三角形:\( a^2+b^2=c^2 \)(\(c\) 是斜边 = 最长边,对着直角)
  • 两个必背的特殊三角形(见图):45-45-90 三边比 \(1:1:\sqrt2\);30-60-90 三边比 \(1:\sqrt3:2\)(最短边对最小角 30°,斜边是最短边的 2 倍)。
  • 常用勾股数(成倍放大也成立):3-4-5、5-12-13、8-15-17、7-24-25、33-56-65(SAT 圆锥题最爱)。
  • 识别信号:"对角线是短边 2 倍" ⇒ 30-60-90;"等腰直角/正方形对角线" ⇒ 45-45-90。
  • 等边三角形(边 \(s\))三件套:高 \(\dfrac{s\sqrt3}{2}\)、外接圆半径 \(\dfrac{s}{\sqrt3}\)、内切圆半径 \(\dfrac{s}{2\sqrt3}\)(全部由 30-60-90 推出)。
1 1 √2 45° 45° 45-45-90 √3 1 2 30° 60° 30-60-90(短边对 30°)
图 4-1 | 两个必背比例三角形:1 : 1 : √2 与 1 : √3 : 2
题型 4A

等腰直角三角形:周长反求边

同模板考过 3 次(26/28/94 版本)
例 4A-1Hard2024年3月B卷 · 正确率 70%
The perimeter of an isosceles right triangle is \( 26+26\sqrt{2} \) inches. What is the length, in inches, of the hypotenuse of this triangle?
  • A) \(13\)
  • B) \(13\sqrt2\)
  • C) \(26\)
  • D) \(26\sqrt2\)
查看解答
答案:C \(26\)
  1. 设斜边 \(h\),每条直角边 \(=\dfrac{h}{\sqrt2}\)(图 4-1 左的比例反着用)。
  2. 周长 \(=h+\dfrac{2h}{\sqrt2}=h(1+\sqrt2)=26(1+\sqrt2)\Rightarrow h=26\)。
要点:按 \((1+\sqrt2)\) 提公因式直接对出答案,零小数计算。
题型 4B

等边三角形与外接圆

例 4B-1Hard2024年8月B卷 · 正确率 64% · 填空题
The perimeter of an equilateral triangle is 750 centimeters. The three vertices of the triangle lie on a circle. The radius of the circle is \( w\sqrt{3} \) centimeters. What is the value of \(w\)?
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(w=\dfrac{250}{3}\)(83.33)
  1. 边长 \(s=250\);外接圆半径 \(R=\dfrac{s}{\sqrt3}=\dfrac{250\sqrt3}{3}\)(分母有理化)。
  2. 对照 \(w\sqrt3\):\(w=\dfrac{250}{3}\)。
推导备忘:外心把等边三角形分成三个 120° 顶角的等腰三角形,半个就是 30-60-90——\(R=\dfrac{s/2}{\cos30°}\)。记不住公式就 20 秒现场推。

5. 三角函数 SOH-CAH-TOA

Right-Triangle Trigonometry
全库三角比类约 200 题 | 图册配套:第 44 节「三角函数」23 页——本板块最大练习群

从零开始 · 概念

SOH-CAH-TOA:\( \sin\theta=\dfrac{\text{对边}}{\text{斜边}} \) \( \cos\theta=\dfrac{\text{邻边}}{\text{斜边}} \) \( \tan\theta=\dfrac{\text{对边}}{\text{邻边}}=\dfrac{\sin\theta}{\cos\theta} \)
  • "对边/邻边"是相对于哪个角说的——同一条边,对这个角是"对边",对另一个锐角就是"邻边"(看图)。做题第一步永远是画图标角。
  • 互余角三件套(直角三角形两锐角 \(A+B=90°\)):\(\sin A=\cos B\)(相等);\(\tan A\cdot\tan B=1\)(互为倒数);用哪条看题目给什么问什么。
  • 三角比是"角的属性":相似三角形对应角的 sin/cos/tan 完全相同——可以跨三角形直接转移,不用求新边长。
  • 由一个三角比反求边:把比值写成"未知边的方程"交叉相乘。
θ 邻边 adjacent 对边 opposite 斜边 hypotenuse 另一个锐角 B 在右上: 这条"对边"变成 B 的"邻边" sin θ = cos B tan θ · tan B = 1 先画图标角,再认对邻!
图 5-1 | 对边/邻边随"看哪个角"而互换——互余角的 sin↔cos 相等、tan 互为倒数由此而来

新增 · 用三角比"写出"边长:题目不给角的度数、只给字母角(\(Q\)、\(x^\circ\))时,答案要写成含 sin/cos 的式子。把 SOH-CAH-TOA 反过来用:对边 = 斜边 × sin,邻边 = 斜边 × cos;若已知的是直角边、要求斜边,就得除:斜边 = 对边 ÷ sin = 邻边 ÷ cos。先标清"已知边相对于这个角是什么身份",再决定乘还是除。面积、周长题就是把这样写出的边代进公式。

题型 5A

互余角:\(\sin R=\cos S\)

同模板考过 2 次 · 秒答题
例 5A-1Hard2024年10月A卷 · 正确率 96%
In right triangle RST, the sum of the measures of angle R and angle S is 90 degrees. The value of \(\sin(R)\) is \( \dfrac{3\sqrt{17}}{13} \). What is the value of \(\cos(S)\)?
  • A) \(\dfrac{4\sqrt{17}}{51}\)
  • B) \(\dfrac{3\sqrt{17}}{13}\)
  • C) \(\dfrac{13\sqrt{17}}{51}\)
  • D) \(\dfrac{3\sqrt{17}}{4}\)
查看解答
答案:B(原样照抄)
  1. 互余 ⇒ \(\cos S=\sin R\)。D 大于 1 可当合理性检查排除。
题型 5B

互余角的 tan:互为倒数

例 5B-1HardCollege Board 题库 · 正确率 85%
In a right triangle, the tangent of one of the two acute angles is \( \dfrac{\sqrt{3}}{3} \). What is the tangent of the other acute angle?
  • A) \(-\dfrac{\sqrt3}{3}\)
  • B) \(-\dfrac{3}{\sqrt3}\)
  • C) \(\dfrac{\sqrt3}{3}\)
  • D) \(\dfrac{3}{\sqrt3}\)
查看解答
答案:D \(\dfrac{3}{\sqrt3}\)(即 \(\sqrt3\))
  1. 对边邻边互换 ⇒ tan 互为倒数(图 5-1)。锐角 tan 恒正,A、B 直接排除。
题型 5C

由 tan 求边长

例 5C-1Hard2025年3月美国C卷 · 正确率 87%
In right triangle ABC, angles A and B are acute, side AC has a length of 23.3, and \( \tan B=\dfrac{1}{4} \). What is the length of side BC, rounded to the nearest tenth?
  • A) \(4.8\)
  • B) \(5.8\)
  • C) \(93.2\)
  • D) \(542.9\)
查看解答
答案:C \(93.2\)
  1. 直角在 C。对 B:对边 \(AC\)、邻边 \(BC\)。
  2. \(\dfrac{23.3}{BC}=\dfrac14\Rightarrow BC=93.2\)。
易错点:B(÷4)把 AC 当邻边——先画图再认对邻。
题型 5D

相似三角形的三角比转移

例 5D-1HardCollege Board 题库 · 正确率 85%
\( RS=440 \) \( ST=384 \) \( TR=584 \)
The side lengths of right triangle RST are given. Triangle RST is similar to triangle UVW, where S corresponds to V and T corresponds to W. What is the value of \(\tan W\)?
  • A) \(\dfrac{48}{73}\)
  • B) \(\dfrac{55}{73}\)
  • C) \(\dfrac{48}{55}\)
  • D) \(\dfrac{55}{48}\)
查看解答
答案:D \(\dfrac{55}{48}\)
  1. 斜边 \(TR=584\)(最长),直角在 S。相似 ⇒ \(\tan W=\tan T\)。
  2. 对 T:对边 440、邻边 384,\(\tan T=\dfrac{440}{384}=\dfrac{55}{48}\)。
要点:三角比是角的属性,UVW 的边一条都不用求。A/B 掺了斜边(sin/cos 的做法),C 是倒数。
题型 5E

角度含参的必真判断

例 5E-1Hard2026年3月国际C卷 · 正确率 56%
In triangle JKL, the measure of angle J is \(90b°\), the measure of angle K is \(66a°\), and the measure of angle L is \(24a°\), where \(a\) and \(b\) are constants. Which of the following must be true?
  • A) \(\cos L>\sin K\)
  • B) \(\cos L=\sin K\)
  • C) \(\cos L<\sin K\)
  • D) There is not enough information to compare the values of \(\cos L\) and \(\sin K\).
查看解答
答案:D
  1. 内角和:\(90b+90a=180\Rightarrow a+b=2\)——但没锁定 \(a=1\)。
  2. \(\cos L=\sin K\) 需要 \(K+L=90°\)(即 \(a=1\));取 \(a=1.2\) 就不成立 ⇒ 信息不足。
易错点:近半数考生看到 \(66a+24a=90a\) 就默认 \(a=1\) 选 B。含参必真题先数参数自由度,再造反例。
题型 5F

用三角比表示边长 / 面积 / 周长

新增 · 2026年8/9月 3 次考到 · 同类全库 10+ 题
例 5F-1Medium2026年9月国际A卷 Module 1 · 正确率 89%
In triangle QRS shown, \(QR<RS\). Which expression represents the length of \(QS\)?
直角三角形 QRS,直角在 R,RS=48
  • A) \(48\cos Q\)
  • B) \(48\sin Q\)
  • C) \(\dfrac{48}{\cos Q}\)
  • D) \(\dfrac{48}{\sin Q}\)
查看解答
答案:D \(\dfrac{48}{\sin Q}\)
  1. 直角在 \(R\),所以 \(QS\) 是斜边。标 48 的边是 \(RS\)——相对于角 \(Q\),它是对边。
  2. \(\sin Q=\dfrac{\text{对边}}{\text{斜边}}=\dfrac{48}{QS}\Rightarrow QS=\dfrac{48}{\sin Q}\)。
易错点:A、B 是"斜边 × 三角比"的形式,只适用于已知斜边求直角边;这里已知直角边求斜边,必须除。C 把 48 当成了 \(Q\) 的邻边。
例 5F-2Hard2026年8月国际C卷练习 Module 2 · 正确率 88%
The expression \(k\cdot\cos x^\circ\) represents the area of triangle ABC shown. What is the value of \(k\)?
直角三角形 ABC,直角在 A,AB=4,BC=22,角 C 为 x°
  • A) \(22\)
  • B) \(44\)
  • C) \(66\)
  • D) \(88\)
查看解答
答案:B \(44\)
  1. 直角在 \(A\),斜边 \(BC=22\),\(AB=4\)。角 \(x^\circ\) 在 \(C\) 处,\(AC\) 是它的邻边:\(AC=22\cos x^\circ\)。
  2. 面积 \(=\dfrac12\cdot AB\cdot AC=\dfrac12\cdot4\cdot22\cos x^\circ=44\cos x^\circ\),所以 \(k=44\)。
易错点:不需要求 \(x\) 的度数。A 只写出了 \(AC=22\cos x^\circ\),漏乘 \(\frac12\cdot AB=2\);D 是 \(AB\cdot AC\),忘了 \(\frac12\)。
练习组

独立完成 · 6 题

含例 5A / 4A 的原题变体 + 三角比表达式两题
练 5.1(例 5A 变体)Medium2024年8月北美C卷 · 正确率 93%
In right triangle RST, the sum of the measures of angle R and angle S is 90 degrees. The value of \(\sin(R)\) is \( \dfrac{4\sqrt{2}}{9} \). What is the value of \(\cos(S)\)?
  • A) \(\dfrac{4\sqrt2}{9}\)
  • B) \(\dfrac{4\sqrt2}{7}\)
  • C) \(\dfrac{7\sqrt2}{8}\)
  • D) \(\dfrac{9\sqrt2}{8}\)
答案与提示
答案:A \(\dfrac{4\sqrt2}{9}\)
提示:互余 ⇒ \(\cos S=\sin R\),原样照抄。
练 5.2(例 5A 变体)Hard2024年12月B卷 · 正确率 95%
In right triangle RST, the sum of the measures of angle R and angle S is 90 degrees. The value of \(\sin(R)\) is \( \dfrac{2\sqrt{10}}{7} \). What is the value of \(\cos(S)\)?
  • A) \(\dfrac{3\sqrt{10}}{20}\)
  • B) \(\dfrac{2\sqrt{10}}{7}\)
  • C) \(\dfrac{7\sqrt{10}}{20}\)
  • D) \(\dfrac{2\sqrt{10}}{3}\)
答案与提示
答案:B \(\dfrac{2\sqrt{10}}{7}\)
提示:同一模板第三次出现——认出"两锐角和 90°"就是秒答题。
练 5.3(例 4A 变体)Hard2024年10月A卷 · 正确率 70%
The perimeter of an isosceles right triangle is \( 28+28\sqrt{2} \) inches. What is the length, in inches, of the hypotenuse of this triangle?
  • A) \(14\)
  • B) \(14\sqrt2\)
  • C) \(28\)
  • D) \(28\sqrt2\)
答案与提示
答案:C \(28\)
提示:周长 \(=h(1+\sqrt2)=28(1+\sqrt2)\)。另一个数值版本(94+94√2 → 94)也考过,流程一致。
练 5.4(带图 · 三角比+嵌套相似)HardCollege Board 题库 · 正确率 76% · 填空题
In the figure above, \( \tan B=\dfrac{3}{4} \). If \(BC=15\) and \(DA=4\), what is the length of \(DE\)?
嵌套直角三角形图
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(6\)
提示:\(\tan B=\frac34\) + 斜边 \(BC=15\) ⇒ 3-4-5 的 3 倍:\(AC=9,\ AB=12\)。\(BD=12-4=8\);\(DE\parallel AC\) ⇒ \(\triangle BDE\sim\triangle BAC\),比例 \(\frac{8}{12}=\frac23\),\(DE=\frac23\times9=6\)。本题把模块 3(相似)和模块 5(三角比)串在一起。
练 5.5(例 5F-2 同图 · 周长版)Hard2026年8月国际D卷练习 Module 2 · 正确率 90% · 填空题
The expression \(26+k\cdot\cos x^\circ\) represents the perimeter of triangle ABC shown. What is the value of \(k\)?
直角三角形 ABC,直角在 A,AB=4,BC=22,角 C 为 x°
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(22\)
提示:周长 \(=AB+BC+AC=4+22+22\cos x^\circ=26+22\cos x^\circ\),\(k=22\)。
练 5.6Medium2024年6月北美A卷 Module 1 · 正确率 93%
Which expression represents the length of line segment AB?
直角三角形 ABC,直角在 B,AC=14,角 C 为 58°
  • A) \(14\sin58^\circ\)
  • B) \(\dfrac{14}{\sin58^\circ}\)
  • C) \(14\cos58^\circ\)
  • D) \(\dfrac{14}{\cos58^\circ}\)
答案与提示
答案:A \(14\sin58^\circ\)
提示:直角在 \(B\),斜边 \(AC=14\);\(AB\) 是 \(58^\circ\) 角(在 \(C\) 处)的对边 ⇒ \(AB=14\sin58^\circ\)。已知斜边求直角边用乘法。

6. 角的度量:度与弧度

Degrees & Radians
图册配套:第 48 节「正角 measure」6 页 | 此前讲义未单列的模块

从零开始 · 概念

  • 弧度是什么:把"角多大"用"它在单位圆上切出的弧多长"来度量。转一整圈弧长是 \(2\pi\),所以 \(360°=2\pi\) 弧度。
\( 180°=\pi \) 弧度 ⇒ 度 → 弧度:\(\times\dfrac{\pi}{180}\);弧度 → 度:\(\times\dfrac{180}{\pi}\)
  • 常用对照背下来:\(30°=\dfrac{\pi}{6}\),\(45°=\dfrac{\pi}{4}\),\(60°=\dfrac{\pi}{3}\),\(90°=\dfrac{\pi}{2}\)。
  • 弧长公式(\(\theta\) 用弧度时最干净):弧长 \(s=r\theta\);用度数时 \(s=2\pi r\cdot\dfrac{\theta°}{360°}\)。
  • "正角(positive angle)":从 x 轴正方向逆时针转为正、顺时针为负;加减 \(360°\)(或 \(2\pi\))不改变终边位置。
θ s = rθ r θ 用弧度时:弧长 = 半径 × 角 180° = π rad 30° = π/6 45° = π/4 60° = π/3 90° = π/2 度→弧度 ×(π/180) 弧度→度 ×(180/π)
图 6-1 | 弧度 = 弧长与半径之比;换算只记 180°=π 一条
交互演示

单位圆与 sin / cos / tan 图像联动

移动鼠标 · 固定点 · 输入角度或弧度

在单位圆或函数图像上移动鼠标观察对应点;单击可固定,也可直接输入度数或弧度。

练习组

独立完成 · 3 题

换算 · 共终边角 · 周期性
练 6.1Medium机考OG1 · 正确率 81%
The measure of angle R is \( \dfrac{2\pi}{3} \) radians. The measure of angle T is \( \dfrac{5\pi}{12} \) radians greater than the measure of angle R. What is the measure of angle T, in degrees?
  • A) \(75\)
  • B) \(120\)
  • C) \(195\)
  • D) \(390\)
答案与提示
答案:C \(195\)
提示:\(\frac{2\pi}{3}=120°\),\(\frac{5\pi}{12}=75°\),相加 195°。A 只答了增量,B 只答了 R。
练 6.2Hard2025年12月美国A卷 · 正确率 80%
For angle A, the value of \( \tan A=\dfrac{\sqrt3}{3} \). Which of the following could be the measure of angle A, in radians?
I. \(\dfrac{25\pi}{6}\)  II. \(\dfrac{53\pi}{6}\)  III. \(\dfrac{77\pi}{6}\)
  • A) I and II only
  • B) I, II, and III
  • C) I and III only
  • D) I only
答案与提示
答案:D I only
提示:\(\tan A=\frac{\sqrt3}{3}\) 的基础角是 \(\frac{\pi}{6}\)。逐个减去 \(2\pi=\frac{12\pi}{6}\) 的倍数:\(\frac{25\pi}{6}\to\frac{\pi}{6}\) ✓;\(\frac{53\pi}{6}\to\frac{5\pi}{6}\)(tan 为负)✗;\(\frac{77\pi}{6}\to\frac{5\pi}{6}\) ✗。
练 6.3Medium2023年10月B卷 · 正确率 62%
Point F lies on a unit circle in the xy-plane and has coordinates (1, 0). Point G is the center of the circle and has coordinates (0, 0). Point H also lies on the circle and has coordinates \((-1, y)\), where \(y\) is a constant. Which of the following could be the positive measure of angle FGH, in radians?
  • A) \(\dfrac{59\pi}{2}\)
  • B) \(\dfrac{61\pi}{2}\)
  • C) \(56\pi\)
  • D) \(57\pi\)
答案与提示
答案:D \(57\pi\)
提示:单位圆上横坐标为 \(-1\) 的点只能是 \((-1,0)\),夹角是 \(\pi+2k\pi\) = "奇数 × \(\pi\)"。57 是奇数 ✓;56π 是偶数倍(回到起点);A、B 是半整数倍。

7. 单位圆

The Unit Circle
图册配套:第 49 节「单位圆与三角函数」7 页

从零开始 · 概念

  • 一句话定义:从 \((1,0)\) 出发逆时针转角 \(\theta\),落点坐标就是 \((\cos\theta,\ \sin\theta)\)——横坐标是 cos,纵坐标是 sin。
  • 好处:任何角(钝角、负角、大于 360° 的角)的三角比都有了定义;符号由象限决定(第 2 象限 cos 负 sin 正,等等)。
  • 题目给落点坐标 ⇒ 直接读 cos/sin,不需要求角是多少度;求 \(\tan=\dfrac{\sin}{\cos}\) 时公共分母(那个吓人的根号)会约掉。
θ (cos θ, sin θ) sin θ cos θ (1,0) 落点坐标 = (cos, sin) 半径 1 ⇒ cos²θ + sin²θ = 1 tan θ = sin θ / cos θ = 纵/横 给坐标就直接读,不用求角度!
图 7-1 | 单位圆:坐标即三角比
题型 7A

由落点坐标求三角比

例 7A-1Hard2025年5月国际A卷 · 正确率 58% · 填空题
In the xy-plane, a unit circle with center at the origin O contains point A with coordinates \((1,\,0)\) and point B with coordinates \( \left(\dfrac{5}{\sqrt{34}},\ -\dfrac{3}{\sqrt{34}}\right) \). If the measure of angle AOB is \(p\) radians, what is the value of \( \dfrac{\cos p}{\sin p} \)?
Grid-in 填空题(答案可以是负分数)
查看解答
答案:\(-\dfrac{5}{3}\)
  1. 落点坐标即三角比:\(\cos p=\dfrac{5}{\sqrt{34}}\),\(\sin p=-\dfrac{3}{\sqrt{34}}\)。
  2. 相除,\(\sqrt{34}\) 约掉:\(-\dfrac53\)。
要点:根号是吓人的道具;注意问的是 \(\frac{\cos}{\sin}\)(cot)不是 tan。
练习组

独立完成 · 1 题

大角化简 + 读坐标
练 7.1Medium2024年5月B卷 · 正确率 69%
Point N lies on a unit circle in the xy-plane and has coordinates (1, 0). Point O is the center of the circle and has coordinates (0, 0). Point M also lies on the unit circle, and the measure of angle NOM is \( \dfrac{272\pi}{3} \) radians. If the coordinates of point M are \((a,\ b)\), where \(a\) and \(b\) are constants, what is the value of \(a\)?
  • A) \(\dfrac12\)
  • B) \(\dfrac{\sqrt3}{2}\)
  • C) \(-\dfrac12\)
  • D) \(-\dfrac{\sqrt3}{2}\)
答案与提示
答案:C \(-\dfrac12\)
提示:横坐标 \(a=\cos\theta\)。先脱圈:\(2\pi=\frac{6\pi}{3}\),\(\frac{272\pi}{3}\) 除以 \(\frac{6\pi}{3}\) 余 \(\frac{2\pi}{3}\)(272=6×45+2)。\(\cos\frac{2\pi}{3}=-\frac12\)。

8. 圆:方程与几何性质

Circles: Equation & Geometry
全库圆类约 190 题(Hard 91)| 图册配套:第 50 节「圆的方程」35 页——全图册最大几何专节

从零开始 · 概念

圆方程 \( (x-h)^2+(y-k)^2=r^2 \):圆心 \((h,k)\)、半径 \(r\)。一般式配方:\(x^2+px\to\left(x+\frac{p}{2}\right)^2-\frac{p^2}{4}\)
  • 配方三步:x、y 分别配方 → 补的数从右边扣回 → 右边就是 \(r^2\)(最后别忘开方)。
  • 切线两性质:切线 ⊥ 过切点的半径(送你一个直角三角形);同一外点的两条切线段相等。
  • 弧与圆心角成正比:\(\dfrac{\text{弧长}}{\text{周长}}=\dfrac{\text{圆心角}}{360°}\);任何直径把圆分成两个 180° 半圆。
  • 内接 vs 内切(一字之差,见图):矩形内接于圆 ⇒ 对角线 = 直径;圆内切于正方形 ⇒ 直径 = 边长。
  • 判断点在圆内/上/外:点到圆心距离 与 \(r\) 比大小。
半径 切线 切线 ⊥ 半径 内接矩形:对角线 = 直径 内切圆:直径 = 边长
图 8-1 | 切线造直角;"内接对角线=直径"与"内切直径=边长"一字之差
题型 8A

一般式配方求半径

例 8A-1HardBluebook 试题4 Module 3 · 正确率 65% · 填空题
The graph of \( x^2+x+y^2+y=\dfrac{199}{2} \) in the xy-plane is a circle. What is the length of the circle's radius?
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(10\)
  1. 配方:\(\left(x+\frac12\right)^2+\left(y+\frac12\right)^2-\frac12=\dfrac{199}{2}\)。
  2. 移项:右边 \(=100=r^2\),\(r=10\)。
易错点:填 100(忘开方)。
题型 8B

同圆心双圆求参数

例 8B-1(挑战)Hard2025年12月国际B卷 · 正确率 65% · 填空题
\( x^2+y^2-6x-10y-4n=0 \)
The given equation represents circle A in the xy-plane, where \(n\) is a constant. Point \((5,7)\) lies on circle B, which has the same center but twice the diameter as circle A. What is the value of \(n\)?
Grid-in 填空题(答案可以是负数)
查看解答
答案:\(n=-8\)
  1. 配方:\((x-3)^2+(y-5)^2=4n+34\),圆心 \((3,5)\)。
  2. \(r_B=\sqrt{(5-3)^2+(7-5)^2}=2\sqrt2\Rightarrow r_A=\sqrt2\Rightarrow r_A^2=2\)。
  3. \(4n+34=2\Rightarrow n=-8\)。
要点:配方 → 点距 = 大圆半径 → 除 2 平方回去。写清中间量。
题型 8C

直径分弧列方程

例 8C-1Hard2024年5月C卷 · 正确率 82%
A circle has diameters \(AC\) and \(BD\). The circumference of the circle is \(168\pi\), and the length of arc DA is 3 times the length of arc AB. What is the length of arc BC?
  • A) \(3\pi\)
  • B) \(21\pi\)
  • C) \(28\pi\)
  • D) \(63\pi\)
查看解答
答案:D \(63\pi\)
  1. BD 是直径 ⇒ 弧 DA + 弧 AB = 半圆 \(=84\pi\);设弧 AB \(=s\):\(4s=84\pi\),\(s=21\pi\)。
  2. AC 也是直径 ⇒ 弧 BC \(=84\pi-21\pi=63\pi\)。
技巧:两条直径四段弧,相邻两段之和 = 半圆。答到中间量 \(21\pi\)(B)就停手是主要丢分点。
题型 8D

切线 + 勾股定理

例 8D-1HardBluebook 试题6 · 正确率 56%
A circle has center G, and points M and N lie on the circle. Line segments MH and NH are tangent to the circle at points M and N, respectively. If the radius of the circle is 168 millimeters and the perimeter of quadrilateral GMHN is 3,856 millimeters, what is the distance, in millimeters, between points G and H?
  • A) \(168\)
  • B) \(1{,}752\)
  • C) \(1{,}760\)
  • D) \(1{,}768\)
查看解答
答案:D \(1{,}768\)
  1. 四边:两半径 168 + 两条相等切线段。\(336+2HM=3{,}856\Rightarrow HM=1{,}760\)。
  2. 切线⊥半径 ⇒ 直角三角形:\(GH=\sqrt{168^2+1760^2}=1{,}768\)。
易错点:C 是切线段长——最后的勾股别省。\(168:1760:1768=21:220:221\times8\)。
题型 8E

内接图形:矩形/正方形与圆

例 8E-1HardBluebook 试题6 · 正确率 70% · 填空题
A rectangle is inscribed in a circle, such that each vertex of the rectangle lies on the circumference of the circle. The diagonal of the rectangle is twice the length of the shortest side of the rectangle. The area of the rectangle is \(1{,}089\sqrt{3}\) square units. What is the length, in units, of the diameter of the circle?
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(66\)
  1. 短边:对角线 \(=1:2\) ⇒ 30-60-90(图 4-1),长边 \(=s\sqrt3\)。
  2. 面积 \(s^2\sqrt3=1{,}089\sqrt3\Rightarrow s=33\)。
  3. 内接矩形对角线 = 直径 \(=2s=66\)。
要点:两条定理连用:1:2 识别 30-60-90 + 内接对角线=直径(图 8-1 中图)。
例 8E-2Hard2024年11月A卷 · 正确率 76%
A circle is inscribed in a square such that the circumference of the circle touches the midpoint of each side of the square. The length of the diagonal of the square is 228 units. What is the area, in square units, of the circle?
  • A) \(6{,}498\pi\)
  • B) \(12{,}996\pi\)
  • C) \(25{,}992\pi\)
  • D) \(51{,}984\pi\)
查看解答
答案:A \(6{,}498\pi\)
  1. 内切 ⇒ 直径 = 边长(图 8-1 右图)。边长 \(=\dfrac{228}{\sqrt2}=114\sqrt2\)。
  2. \(r=57\sqrt2\);面积 \(=\pi\times57^2\times2=6{,}498\pi\)。
易错点:C(四倍)= 把直径当半径。
练习组

独立完成 · 2 题

弧长与弦 · 圆与直线联立
练 8.1Medium2024年3月D卷 · 正确率 74% · 填空题
Points A, B, and C lie on a circle with a radius of 15 inches. If the length of arc ABC is \(5\pi\) inches, what is the length, in inches, of chord \(AC\)?
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(15\)
提示:弧长 \(=r\theta\)(模块 6 的公式)⇒ 圆心角 \(\theta=\frac{5\pi}{15}=\frac{\pi}{3}=60°\)。两条半径 + 60° 圆心角 = 等边三角形,弦 \(AC=r=15\)。也可用弦长公式 \(2r\sin\frac{\theta}{2}\)。
练 8.2(进阶)Hard2025年11月国际A卷 · 正确率 78%
\( x^2+y^2=36 \)
\( y=mx+\dfrac{b}{4} \)
In the given system of equations, \(m\) and \(b\) are negative constants. In the xy-plane, the graphs of the equations in the given system intersect at the point \((-5,\ y)\), where \(y<0\). Which expression represents the value of \(b\)?
  • A) \(-\dfrac{5m}{4}+\dfrac{\sqrt{11}}{4}\)
  • B) \(\dfrac{5m}{4}-\dfrac{\sqrt{11}}{4}\)
  • C) \(-20m+4\sqrt{11}\)
  • D) \(20m-4\sqrt{11}\)
答案与提示
答案:D \(20m-4\sqrt{11}\)
提示:把 \(x=-5\) 代入圆方程:\(y^2=11\),又 \(y<0\) 取 \(y=-\sqrt{11}\)。再代直线:\(-\sqrt{11}=-5m+\dfrac{b}{4}\),解出 \(b=20m-4\sqrt{11}\)。
题型 8F

圆内直角与斜边上的高(带图)

同模板考过 3 次 · 圆类压轴
例 8F-1Hard2024年10月北美A卷 · 正确率 60% · 填空题
In the figure shown, points A, B, C, and E lie on the circle, and \(AB<BC\). Segment \(AC\) is perpendicular to segment \(BE\) at point D, and \(BD=\sqrt{390}\). The diameter of the circle is 197. If \( \dfrac{CD}{AD}=r \), what is the value of \(r\)?
圆内垂直弦图
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(r=\dfrac{195}{2}\)(97.5)
  1. 第一条定理:从图上看 \(\angle ABC\) 是直角(它对着的 \(AC\) 恰好穿过圆心)——直径所对的圆周角是直角,反过来,直角所对的弦就是直径。所以 \(AC=197\)。
  2. 第二条定理(斜边上的高):\(BD\perp AC\) 是直角三角形 \(ABC\) 斜边上的高,满足 \(BD^2=AD\cdot CD\)。
  3. 列方程组:\(AD\cdot CD=390\),\(AD+CD=197\)。找"积 390、和 197"的两个数:\(2\times195=390\),\(2+195=197\) ✓。
  4. \(AB<BC\) ⇒ 靠近 A 的那段更短:\(AD=2,\ CD=195\)。所以 \(r=\dfrac{195}{2}=97.5\)。
要点:两条定理连招:①直角 ↔ 直径互相认证;②\(h^2=\) 两段之积(和练 3.4 的"面积两算法"同族,都来自斜边高的相似结构)。此模板换数字考过 3 次(2024年10月/12月、2025年9月),"积与和找两数"这步像解韦达定理。

9. 立体几何:表面积与体积

Surface Area & Volume
全库立体类约 66 题(Hard 37)| 图册配套:第 45–47 节共 12 页(表面积 / 求面积 / 求体积)

从零开始 · 概念 · 体积公式表(考试给公式表,但要会用)

立体体积高频搭配
长方体 / 立方体\(V=lwh\ /\ s^3\)密度 = 质量/体积 反求边长
圆柱\(V=\pi r^2h\)给 \(h=kr\) 反求 \(r\)(解三次方)
圆锥\(V=\frac13\pi r^2h\)斜高 \(l=\sqrt{r^2+h^2}\)(藏着直角三角形,见图)
棱锥\(V=\frac13Bh\)侧面积 \(=\frac12\times\)底周长\(\times\)斜高
球 / 半球\(V=\frac43\pi r^3\)(半球取一半)直径与半径别混
  • 斜高(slant height)≠ 高:圆锥的"半径—高—斜高"构成直角三角形,斜高是斜边——SAT 最爱用 33-56-65 这类勾股数。
  • 解题模板:底面积给 \(r\) → 体积给 \(h\) → 勾股给斜高,三步各取一次信息。
h r l(斜高) r² + h² = l²(如 56-33-65) 斜高 l 底边 s 每个侧面 = ½·s·l,四个面合计 ½·(4s)·l
图 9-1 | 左:圆锥的隐藏直角三角形;右:棱锥侧面积 = ½ × 底周长 × 斜高

新增 · 圆柱表面积与空心管:圆柱总表面积 \(=2\pi r^2\)(上下两个底)\(+\,2\pi rh\)(侧面展开是长 \(2\pi r\)、宽 \(h\) 的矩形)。题目只给底面周长 \(C\) 时:侧面积直接是 \(C\cdot h\),半径 \(r=\dfrac{C}{2\pi}\)。空心管(管壁)体积 = 外圆柱 − 内圆柱 \(=\pi h\,(R^2-r^2)\),内半径 = 外半径 − 壁厚;注意题目给的是直径还是半径。

题型 9A

圆柱:比例关系反求半径

例 9A-1Medium2026年3月国际B卷(热身)
A right circular cylinder has a volume of \(6{,}591\pi\) cubic inches. The height of the cylinder is 3 times its radius. What is the radius, in inches, of the cylinder?
  • A) \(13\)
  • B) \(39\)
  • C) \(169\)
  • D) \(507\)
查看解答
答案:A \(13\)
  1. \(3\pi r^3=6{,}591\pi\Rightarrow r^3=2{,}197=13^3\)。
备忘:\(11^3=1331,\ 12^3=1728,\ 13^3=2197\) 值得背。
题型 9B

圆锥:体积 + 底面积 → 斜高

同模板考过 3 次
例 9B-1Hard2024年6月B卷 · 正确率 56%
A right circular cone has a volume of \(34{,}496\pi\) cubic centimeters and the area of its base is \(3{,}136\pi\) square centimeters. What is the slant height, in centimeters, of this cone?
  • A) \(11\)
  • B) \(33\)
  • C) \(56\)
  • D) \(65\)
查看解答
答案:D \(65\)
  1. 底面积 ⇒ \(r=56\);体积 \(=\frac13(底面积)h\) ⇒ \(h=33\)。
  2. 斜高(图 9-1 左):\(l=\sqrt{56^2+33^2}=65\)。
易错点:B 是高、C 是半径——问的是斜高,三步缺一不可。
题型 9C

棱锥:表面积 → 斜高

例 9C-1Hard2024年5月北美A卷 · 正确率 67% · 填空题
A right square pyramid has a surface area of 75,264 square inches, which includes a base area of 36,864 square inches. What is the slant height, in inches, of this pyramid?
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(100\)
  1. 侧面积 \(=75{,}264-36{,}864=38{,}400\);底边 \(=\sqrt{36{,}864}=192\)。
  2. \(\frac12\times(4\times192)\times l=38{,}400\Rightarrow l=100\)(图 9-1 右)。
题型 9D

密度反求边长

例 9D-1HardCollege Board 题库 · 正确率 80%
The density of a certain type of wood is 353 kilograms per cubic meter. A sample of this type of wood is in the shape of a cube and has a mass of 345 kilograms. To the nearest hundredth of a meter, what is the length of one edge of this sample?
  • A) \(0.98\)
  • B) \(0.99\)
  • C) \(1.01\)
  • D) \(1.02\)
查看解答
答案:B \(0.99\)
  1. 体积 \(=\dfrac{345}{353}\approx0.9773\);\(s=\sqrt[3]{0.9773}\approx0.99\)。
快检:质量 < 密度数值 ⇒ 体积 < 1 ⇒ 边长 < 1,C、D 直接排除。
练习组

独立完成 · 4 题

含例 9B 的原题变体 · 由易到难
练 9.1Hard2024年10月B卷 · 正确率 87%
A hemisphere is half of a sphere. If a hemisphere has a radius of 83 inches, which of the following is closest to the volume, in cubic inches, of this hemisphere?
  • A) \(14{,}400\)
  • B) \(57{,}700\)
  • C) \(898{,}200\)
  • D) \(1{,}197{,}500\)
答案与提示
答案:D \(1{,}197{,}500\)
提示:半球体积 \(=\dfrac12\cdot\dfrac43\pi r^3=\dfrac23\pi(83^3)\approx1{,}197{,}500\)。
练 9.2Hard2025年10月国际C卷 · 正确率 69%
A right square pyramid has a height of 12 inches and a volume of 196 cubic inches. What is the perimeter, in inches, of the base of this pyramid?
  • A) \(7\)
  • B) \(14\)
  • C) \(28\)
  • D) \(49\)
答案与提示
答案:C \(28\)
提示:\(V=\frac13s^2h\):\(196=4s^2\Rightarrow s=7\)。问的是周长 \(4s=28\)(A 是边长,D 是底面积)。
练 9.3(例 9B 变体)Hard2025年12月国际C卷 · 正确率 55%
A right circular cone has a volume of \(4{,}800\pi\) cubic centimeters and the area of its base is \(1{,}600\pi\) square centimeters. What is the slant height, in centimeters, of this cone?
  • A) \(3\)
  • B) \(9\)
  • C) \(40\)
  • D) \(41\)
答案与提示
答案:D \(41\)
提示:\(r=40\),\(h=9\),斜高 \(=\sqrt{40^2+9^2}=41\)(9-40-41 勾股数)。与例 9B 完全同流程。
练 9.4(进阶:斜高 → 表面积)Hard2024年11月B卷 · 正确率 71%
A right square pyramid has a height of 11 centimeters (cm). A second right square pyramid has a height of 22 centimeters. The area of the bases of each of the two pyramids is 100 cm². Which of the following is closest to the difference in the surface area of the second pyramid and the surface area of the first pyramid, in cm²?
  • A) \(209\)
  • B) \(220\)
  • C) \(367\)
  • D) \(551\)
答案与提示
答案:A \(209\)
提示:底边 10、半边 5。斜高分别 \(\sqrt{11^2+5^2}=\sqrt{146}\) 与 \(\sqrt{22^2+5^2}=\sqrt{509}\);侧面积 \(=\frac12(40)l=20l\)。差 \(=20(\sqrt{509}-\sqrt{146})\approx209\)(底面积相同,作差时消掉)。
题型 9E

长方形底金字塔:两组不同斜高(带图)

本册最难 · 实考正确率 45% · 同模板考过 2 次
例 9E-1Hard2025年5月国际A卷 · 正确率 45% · 填空题
The figure shown is a right rectangular pyramid, where \(l=18\) units, \(w=9\) units, and \(h=12\) units. What is the surface area, in square units, of the pyramid?
长方形底金字塔图
Grid-in 填空题(答案填近似小数)
查看解答
答案:约 \(527.7\)(527.6 亦可接受)
  1. 底面积:\(18\times9=162\)。
  2. 关键洞察:底不是正方形 ⇒ 四个侧面分两组,斜高不同!每组斜高都是"高 + 半个另一方向的边"组成的直角三角形斜边。
  3. 底边 18 的两个面:斜高 \(=\sqrt{12^2+(9/2)^2}=\sqrt{144+20.25}=\sqrt{164.25}\approx12.82\);两面面积 \(=2\times\frac12\times18\times12.82\approx230.7\)。
  4. 底边 9 的两个面:斜高 \(=\sqrt{12^2+(18/2)^2}=\sqrt{144+81}=15\);两面面积 \(=2\times\frac12\times9\times15=135\)。
  5. 总表面积 \(\approx162+230.7+135=527.7\)。
易错点(55% 的人错在这):①只算一种斜高套四个面;②斜高配错方向——底边 18 的面要用 \(w/2=4.5\),底边 9 的面用 \(l/2=9\)(跨过去的是另一半)。在图上把两个直角三角形都画出来再动笔。
练 9.5(例 9E-1 变体)Hard2026年3月国际C卷 · 正确率 57% · 填空题
The figure shown is a right rectangular pyramid, where \(l=16\) units, \(w=8\) units, and \(h=18\) units. What is the surface area, in square units, of the pyramid?
长方形底金字塔图(变体)
Grid-in 填空题(答案填近似小数)
答案与提示
答案:约 \(580.6\)
提示:底 \(16\times8=128\);底边 16 的两面斜高 \(\sqrt{18^2+4^2}=\sqrt{340}\),合计 \(16\sqrt{340}\);底边 8 的两面斜高 \(\sqrt{18^2+8^2}=\sqrt{388}\),合计 \(8\sqrt{388}\)。总和 \(128+16\sqrt{340}+8\sqrt{388}\approx580.6\)。
题型 9F

圆柱总表面积:由底面周长反求半径

新增 · 2026年8月国际A / 9月国际B 考过
例 9F-1Medium2026年9月国际B卷 Module 1
The height of a right circular cylinder is 59 inches, and the circumference of its base is 590 inches. Which expression represents the total surface area, in square inches, of the cylinder?
  • A) \((59)(590)\)
  • B) \(\pi\left(\dfrac{295}{\pi}\right)^{2}(59)\)
  • C) \((59)(590)+\pi\left(\dfrac{295}{\pi}\right)^{2}\)
  • D) \((59)(590)+2\pi\left(\dfrac{295}{\pi}\right)^{2}\)
查看解答
答案:D
  1. 半径:\(2\pi r=590\Rightarrow r=\dfrac{295}{\pi}\)。
  2. 侧面:展开是长 590(底面周长)、宽 59(高)的矩形 ⇒ \((59)(590)\)。
  3. 两个底面:\(2\pi r^2=2\pi\left(\dfrac{295}{\pi}\right)^{2}\)。总表面积 \(=(59)(590)+2\pi\left(\dfrac{295}{\pi}\right)^{2}\)。
易错点:A 只有侧面;B 是体积 \(\pi r^2h\);C 只加了一个底面。"total surface area" 要上下两个底。
练 9.6(例 9F-1 原题变体)Medium2026年8月国际A卷 Module 1 · 正确率 89%
The height of a right circular cylinder is 47 inches, and the circumference of its base is 376 inches. Which expression represents the total surface area, in square inches, of the cylinder?
  • A) \(47\cdot376+\pi\left(\dfrac{188}{\pi}\right)^{2}\)
  • B) \(\pi\left(\dfrac{188}{\pi}\right)^{2}(47)\)
  • C) \(47\cdot376+2\pi\left(\dfrac{188}{\pi}\right)^{2}\)
  • D) \(47\cdot376\)
答案与提示
答案:C
提示:\(r=\dfrac{376}{2\pi}=\dfrac{188}{\pi}\);侧面 \(47\cdot376\) + 两个底 \(2\pi\left(\frac{188}{\pi}\right)^{2}\)。A 少一个底,B 是体积,D 只有侧面。
题型 9G

空心圆柱(管壁)体积:外 − 内

新增 · 2026年8月国际D卷考过 · 同模板 3 次
例 9G-1Medium2026年8月国际D卷练习 Module 1 · 正确率 86%
In the figure, a hollow steel pipe is in the shape of a right circular cylinder. The steel pipe has an outside diameter of 72 inches, a wall thickness of \(\dfrac58\) inches, and a height of 138 inches. Which of the following is closest to the volume, in cubic inches, of the wall of this steel pipe?
空心钢管示意图,标出外径、壁厚与高
  • A) \(169\)
  • B) \(542\)
  • C) \(3{,}105\)
  • D) \(19{,}340\)
查看解答
答案:D \(19{,}340\)
  1. 外半径 \(R=72\div2=36\);内半径 \(r=36-\dfrac58=35.375\)。
  2. 管壁体积 \(=\pi(138)(R^2-r^2)=\pi(138)(1296-1251.39\ldots)\approx\pi(138)(44.61)\approx19{,}340\)。
  3. 估算验证:管壁很薄时,体积 \(\approx\) 周长 × 壁厚 × 高 \(=2\pi(36)(0.625)(138)\approx19{,}500\),最接近 D。
易错点:A 把壁厚当成半径算了 \(\pi t^2h\);B、C 是"周长 × 壁厚 × 高"漏乘了半径或 \(2\pi\)。另外 72 是直径,先除以 2。
练 9.7(例 9G-1 原题变体)Hard2025年10月国际C卷练习 Module 2 · 正确率 76%
In the figure, a hollow steel pipe is in the shape of a right circular cylinder. The steel pipe has an outside diameter of 76 inches, a wall thickness of \(\dfrac58\) inches, and a height of 135 inches. Which of the following is closest to the volume, in cubic inches, of the wall of this steel pipe?
空心钢管示意图,标出外径、壁厚与高
  • A) \(135\)
  • B) \(3{,}180\)
  • C) \(6{,}360\)
  • D) \(19{,}969\)
答案与提示
答案:D \(19{,}969\)
提示:\(R=38,\ r=37.375\),\(\pi(135)(38^2-37.375^2)=\pi(135)(47.11)\approx19{,}970\)(选项按 \(\pi\approx3.14\) 算得 19,969)。C 的 6,360 是忘了乘 \(\pi\)。

10. 相似缩放:长度、面积、体积三级跳

Scaling: Length → Area → Volume
全库相似缩放约 76 题(Hard 38)| 图册配套:第 43 节「体积面积-比例关系」16 页

从零开始 · 概念

  • 为什么面积是 k²:边长放大 k 倍,长和宽各放大 k 倍,面积 = 长×宽 就放大 \(k\times k=k^2\);体积再乘一个 k ⇒ \(k^3\)。
  • 做题永远先回到 k:给面积比先开方、给体积比先开立方,得到 k 后再跳到要求的量级。
  • 地图比例尺是同一件事的平面版:图缩小为 \(k\) 倍 ⇒ 同样 1 英寸代表的实际距离变为 \(\frac1k\) 倍(反向)。
长度 \(\times k\)  ⟶  面积 \(\times k^2\)  ⟶  体积 \(\times k^3\)  (例:\(k=5\):\(5\to25\to125\))
题型 10A

面积比开方、体积比立方

模板 MT037 · 4 次重复
例 10A-1Hard2025年3月国际A卷 · 正确率 69% · 填空题
Right rectangular prism X is similar to right rectangular prism Y. The surface area of right rectangular prism X is 59 square centimeters (cm²), and the surface area of right rectangular prism Y is 1,475 cm². The volume of right rectangular prism Y is 1,500 cubic centimeters (cm³). What is the sum of the volumes, in cm³, of right rectangular prism X and right rectangular prism Y?
Grid-in 填空题
查看解答
答案:\(1{,}512\)
  1. 面积比 \(=\dfrac{1475}{59}=25=k^2\Rightarrow k=5\)。
  2. 体积比 \(=k^3=125\Rightarrow V_X=\dfrac{1500}{125}=12\)。
  3. 和 \(=1500+12=1512\)。
易错点:面积比 25 直接当体积比。三级跳从哪级进入都先回到 k。
练习组

独立完成 · 2 题

热身 + 例 10A 原题变体
练 10.1(热身)Medium2024年3月C卷 · 正确率 99%
Each side of square A has a length of 13 inches. Each side of square A is multiplied by a scale factor of 3 to create square B. What is the length, in inches, of each side of square B?
  • A) \(39\)
  • B) \(16\)
  • C) \(13\)
  • D) \(10\)
答案与提示
答案:A \(39\)
提示:scale factor 是"乘"不是"加"(B 是 13+3 的陷阱)。追问自己:B 的面积是 A 的几倍?——\(3^2=9\) 倍。
练 10.2(例 10A 变体)Hard2025年3月美国C卷 · 正确率 72% · 填空题
Right rectangular prism X is similar to right rectangular prism Y. The surface area of right rectangular prism X is 56 square centimeters (cm²), and the surface area of right rectangular prism Y is 896 cm². The volume of right rectangular prism Y is 1,536 cubic centimeters (cm³). What is the sum of the volumes, in cm³, of right rectangular prism X and right rectangular prism Y?
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(1{,}560\)
提示:面积比 \(\frac{896}{56}=16\Rightarrow k=4\Rightarrow\) 体积比 \(64\);\(V_X=\frac{1536}{64}=24\);和 \(=1560\)。
练 10.3(带图 · 体积比反推 + 表面积)Hard2024年3月A卷 · 正确率 57% · 填空题
The table shows the volume of two similar solids, right circular cylinder A and right circular cylinder B. The radius of right circular cylinder A is 3 units. The surface area of cylinder A is \(k\pi\) square units, and the surface area of cylinder B is \(n\pi\) square units, where \(k\) and \(n\) are constants. What is the value of \(n-k\)? (The surface area of a right circular cylinder with radius \(r\) and height \(h\) is \(2\pi r^2+2\pi rh\).)
两个相似圆柱体积表格
Grid-in 填空题
答案与提示
答案:\(990\)
提示:A 的体积 \(72\pi\)、半径 3 ⇒ 高 \(h=8\),\(k=2(9)+2(3)(8)=66\)。体积比 \(\frac{4608\pi}{72\pi}=64\Rightarrow k_{线性}=\sqrt[3]{64}=4\) ⇒ B 是 \(r=12,\ h=32\),\(n=2(144)+2(12)(32)=1056\)。\(n-k=990\)。三级跳全套:体积比开立方 → 回到线性 → 再算面积。
模块小结:几何三角的 Hard 题 = 公式 + 一个"藏起来的直角三角形"(切线、圆锥、对角线、特殊三角形)。每个模块都配了练习组,其中大量是精讲例题的原题数值变体——变体做对了才算真会。

四册进度:Part 4 已升级为深度学习版(模块 5→10、9 张图解、49 道题成组编排);Part 1–3 仍为考法全覆盖版,可按相同方式逐册升级。需要更多带图原题可翻《SAT数学难题图册6.1》第 37–50 节(每模块的"图册配套"标注即对应章节)。