多边形内角和定理
n 边形内角和为 (n-2)×180°,任意多边形外角和恒为 360°;证明是把多边形分割成三角形。
适用前提与边界条件
- 三角形内角和定理
- 对角线的概念
定义
在平面内,由一些线段首尾顺次相接组成的封闭图形叫做多边形。组成多边形的线段叫多边形的边,相邻两边的公共端点叫顶点,相邻两边组成的角叫内角,多边形的一边与它邻边的延长线组成的角叫外角。连接多边形不相邻两个顶点的线段叫对角线。
多边形按边数命名为三角形、四边形、五边形…… 边形;各边相等、各角也相等的多边形叫正多边形。初中主要研究凸多边形(画出任何一条边所在直线,整个多边形都在直线同一侧)。
内角和定理: 边形的内角和等于 。
外角和定理:任意多边形的外角和等于 ,与边数无关。
正多边形:各边相等、各角相等;每个内角为 ,每个外角为 。
正多边形的外角公式往往比内角公式好用:正六边形每个外角 、正八边形每个外角 ,一眼可读;内角则是 减去外角。
推导
内角和: 边形 ,从顶点 出发引对角线。
不能连自身,也不能连相邻的 和 (那是边不是对角线),故可连 ,共 条对角线。
这 条对角线把 边形分割成 个三角形(、、、)。
每个三角形内角和为 ,且 边形的所有内角恰好被这些三角形的内角覆盖:
两个数字容易记混:过一个顶点可引 条对角线,分割出 个三角形,对角线条数比三角形个数少 。
外角和: 边形每个顶点处内角与外角互补,故外角和等于
与 无关。
另一个更直观的理解:沿多边形走一圈回到出发点、朝向也转回初始方向,途中转过的角度总和正好是一周 。这说明「外角和与边数无关」是走一圈必然回到原方向的结果。
对角线的总条数
每个顶点可引 条对角线, 个顶点共 条,但每条对角线被它的两个端点各数了一次,故
例如五边形有 条,六边形有 条。这个公式常与内角和出现在同一道题里。
由内角和反推边数
已知内角和为 ,由 解得
例如内角和 ,则 ,是十二边形。注意最后要加 ,漏掉它就会少算两条边。
多边形镶嵌
用同一种正多边形铺满平面(不留空隙、不重叠),要求拼接在同一顶点处的各个角之和恰好为 :
- 正三角形:每内角 , 个拼成 ,可行
- 正方形:每内角 , 个拼成 ,可行
- 正六边形:每内角 , 个拼成 ,可行(蜂巢的形状)
- 正五边形:每内角 , 个得 、 个得 ,都差着,不可行
判定的办法就是看 能否被每个内角整除。
典例精析
一个多边形的内角和是外角和的 倍,求边数。
设边数为 :
故为八边形。它的每个外角为 ,每个内角为 。
再练一道:一个多边形的每个内角都是 ,求边数。
每个外角为 ,由外角和 得 ,是十二边形。用外角算比用内角和公式列方程快得多——这是解「已知每个内角求边数」的标准捷径。
对比
| 形 | 内角和 | 外角和 | 对角线总数 |
|---|---|---|---|
| 三角形 | |||
| 四边形 | |||
| 五边形 | |||
| 六边形 | |||
| 边形 |
与其他知识的联系
多边形内角和是三角形内角和的直接推广,而它的推导方法(分割成三角形)本身也反复被使用:正多边形的边长与外接圆半径的关系,靠的就是把它分割成直角三角形来算。
外角和恒为 这个结论在圆这一章会以另一种形式重现——圆周角定理。而镶嵌问题则把多边形的内角与「周角 」直接接在了一起。
正例与反例
✅ 正例
- 五边形内角和 = (5-2)×180° = 540°
- 正六边形每个内角 = 720°/6 = 120°
❌ 反例
- 内角和为 1800° 的多边形边数 n=12,不是 n=10(只算 1800/180 而忘记加 2)
- 凹多边形没有内角和——不成立,内角和公式对简单多边形都成立
高频误解与考试易错
- n 边形对角线条数是 n(n-3)/2,误写成 n(n-2)/2 或 n-3
- 从一个顶点出发的对角线有 n-3 条,分割出 n-2 个三角形,两个数混淆
- 正多边形每个内角 = (n-2)×180°/n,忘记除以 n
常见问题
外角和为什么与边数无关?
过 n 边形一个顶点能引多少条对角线?
内角和为 1080° 的是几边形?
依据与出处
- 人教版(2024 审定)八年级下册第二十一章《四边形》(2026 春起使用)