勾股定理证法11种
证法1
一种借助面积完成的演绎证明(愚草提供),双击右侧图片可以清楚阅读:
另附:《对勾股定理及其逆定理教育价值的深层挖掘》[3]一文。
证法1
作四个全等的直角三角形,设它们的两条直角边长分别为a、b;,斜边长为c.;把它们拼成如图那样的一个多边形,使D、E、F在一条直线上。过点C作AC的延长线交DF于点P.
化简后便可得:a^2 +b^2 =c^2;亦Βιβλιοθήκη :c=(a2 +b2 )1/2
证法8
达芬奇的证法
三张纸片其实是同一张纸,把它撕开重新拼凑之后,中间那个“洞”的面积前后仍然是一样的,但是面积的表达式却不再相同,让这两个形式不同的表达式相等,就能得出一个新的关系式——勾股定理,所有勾股定理的证明方法都有这么个共同点。观察纸片一,因为要证的是勾股定理,那么容易知道EB⊥CF,又因为纸片的两边是对称的,所以能够知道四边形ABOF和CDEO都是正方形。然后需要知道的是角A'和角D'都是直角,原因嘛,可以看纸片一,连结AD,因为对称的缘故,所以∠BAD=∠FAD=∠CDA=∠EDA=45°,那么很明显,图三中角A'和角D'都是直角。
∴;∠ABC +;∠CBE = 90°
∵ RtΔABC;≌ RtΔEBD,
∴;∠ABC =;∠EBD.
∴;∠EBD +;∠CBE = 90°
即;∠CBD= 90°
又∵;∠BDE = 90°,∠BCP = 90°,
BC = BD = a.
∴ BDPC是一个边长为a的正方形。
同理,HPFG是一个边长为b的正方形.
∴FI=a,
∴G,I,J在同一直线上,
∵CJ=CF=a,CB=CD=c,
∠CJB =;∠CFD = 90°,
∴RtΔCJB;≌ RtΔCFD;,
同理,RtΔABG;≌ RtΔADE,
∴RtΔCJB;≌ RtΔCFD;≌ RtΔABG;≌ RtΔADE
∴∠ABG =;∠BCJ,
∵∠BCJ +∠CBJ= 90°,
=(a^2+b^2)/c^2=1
所以a^2+b^2=c^2
得证。
证法11
大家参考证法7,不难发现,这非常麻烦。
图示
注意右图,在AE上做点I,使AI=a。连接CI,FI,将EG延伸至H,GH=a
连接CH,FH。
把FAI旋转至FHG,CBI旋转至DCH。
一个简单.易懂,优美的方法
∠FAB =;∠GAD,
∴;ΔFAB;≌;ΔGAD,
∵;ΔFAB的面积等于,
ΔGAD的面积等于矩形ADLM
的面积的一半,
∴;矩形ADLM的面积=.
同理可证,矩形MLEB的面积=.
∵;正方形ADEB的面积
=;矩形ADLM的面积+;矩形MLEB的面积
∴;即A2+B2=C2
证法5
《几何原本》中的证明
在欧几里得的《几何原本》一书中提出勾股定理由以下证明后可成立。设△ABC为一直角三角形,其中A为直角。从A点划一直线至对边,使其垂直于对边上的正方形。此线把对边上的正方形一分为二,其面积分别与其余两个正方形相等。
∵ D、E、F在一条直线上,;且RtΔGEF;≌ RtΔEBD,
∴;∠EGF =;∠BED,
∵;∠EGF +;∠GEF = 90°,
∴;∠BED +;∠GEF = 90°,
∴;∠BEG =180°―90°= 90°
又∵ AB = BE = EG = GA = c,
∴ ABEG是一个边长为c的正方形。
证明:
第一张中多边形ABCDEF的面积S1=S正方形ABOF+S正方形CDEO+2S△BCO=OF2+OE2+OF·OE
第三张中多边形A'B'C'D'E'F'的面积S2=S正方形B'C'E'F'+2△C'D'E'=E'F'2+C'D'·D'E'
因为S1=S2
所以OF2+OE2+OF·OE=E'F'2+C'D'·D'E'
角三角形。
(简化)2ab + 2b^2= c^2 + b^2- a^2+ 2ab
2b^2- b^2 + a^2 = c^2;
a2 + b2 = c2;
注:根据加菲尔德图进一步得到的图形。
证法10
在Rt三角形ABC中,角C=90度,作CH垂直于AB于H。
令a/sinA=b/sinB=c/sinC=d
1=sin90=sinC=c/d=AH/d+BH/d=cosA×b/d+cosB×a/d=cosA×sinB+cosB×sinA=a/c·a/c+b/c·b/c
∵;∠BCA = 90°,QP∥BC,
∴;∠MPC = 90°,
∵ BM⊥PQ,
∴;∠BMP = 90°,
∴ BCPM是一个矩形,即∠MBC = 90°。
∵;∠QBM +;∠MBA =;∠QBA = 90°,
∠ABC +;∠MBA =;∠MBC = 90°,
∴;∠QBM =;∠ABC,
又∵;∠BMP = 90°,∠BCA = 90°,BQ = BA = c,
又因为C'D'=CD=OE,D'E'=AF=OF
所以OF2+OE2=E'F'2
因为E'F'=EF
所以OF2+OE2=EF2
勾股定理得证。
证法9
从这张图可以得到一个矩形和三个三角形,推导公式如下:
b ( a + b )= 1/2 c^2 + ab + 1/2 (b + a)(b - a)
矩形面积=(中间三角形)+(下方)2个直角三角形+(上方)1个直
设多边形GHCBE的面积为S,则
A+B=C
证法2
作两个全等的直角三角形,设它们的直角边长分别为a、b(b>a);,斜边长为c.;再做一个边长为c的正方形。把它们拼成如图所示的多边形,使E、A、C三点在一条直线上.
过点Q作QP∥BC,交AC于点P.
过点B作BM⊥PQ,垂足为M;再过点
F作FN⊥PQ,垂足为N.
证法6
图1
如图1,Rt△ABC中,∠ABC=90°,BD是斜边AC上的高
通过证明三角形相似则有射影定理如下:
⑴(BD)^2=AD·DC,
⑵(AB)^2=AD·AC;,
⑶(BC)^2=CD·AC。
由公式⑵+⑶得:(AB)^2+(BC)^2=AD·AC+CD·AC =(AD+CD)·AC=(AC)^2,
∴ RtΔBMQ;≌ RtΔBCA.
同理可证RtΔQNF;≌ RtΔAEF.即A2+B2=C2
证法3
作两个全等的直角三角形,设它们的两条直角边长分别为a、b(b>a);,斜边长为c.;再作一个边长为c的正方形。把它们拼成如图所示的多边形.
分别以CF,AE为边长做正方形FCJI和AEIG,
∵EF=DF-DE=b-a,EI=b,
图1即;(AB)^2+(BC)^2=(AC)^2,这就是勾股定理的结论。
证法7
赵爽弦图
青朱出入图
在这幅“勾股圆方图”中,以弦为边长得到正方形ABDE是由4个相等的直角三角形再加上中间的那个小正方形组成的。每个直角三角形的面积为ab/2;中间懂得小正方形边长为b-a,则面积为(b-a)^2。于是便可得如下的式子:4×(ab/2)+(b-a)^2 =c^2;
其证明如下:
设△ABC为一直角三角形,其直角为CAB。其边为BC、AB、和CA,依序绘成四方形CBDE、BAGF和ACIH。画出过点A之BD、CE的平行线。此线将分别与BC和DE直角相交于K、L。分别连接CF、AD,形成两个三角形BCF、BDA。∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A;和G;都是线性对应的,同理可证B、A和H。∠CBD和∠FBA皆为直角,所以∠ABD等于∠FBC。因为AB;和BD;分别等于FB;和BC,所以△ABD;必须相等于△FBC。因为A;与K;和L是线性对应的,所以四方形BDLK;必须二倍面积于△ABD。因为C、A和G有共同线性,所以正方形BAGF必须二倍面积于△FBC。因此四边形BDLK;必须有相同的面积BAGF = AB^2。同理可证,四边形CKLE;必须有相同的面积ACIH = AC^2。把这两个结果相加,AB^2+ AC^2= BD×BK + KL×KC。由于BD=KL,BD×BK + KL×KC = BD(BK + KC) = BD×BC;由于CBDE是个正方形,因此AB^2+ AC^2= BC^2。此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.47节所提出的
在正式的证明中,我们需要四个辅助定理如下:
如果两个三角形有两组对应边和这两组边所夹的角相等,则两三角形全等。(SAS定理);三角形面积是任一同底同高之平行四边形面积的一半。任意一个正方形的面积等于其二边长的乘积。任意一个四方形的面积等于其二边长的乘积(据辅助定理3)。证明的概念为:把上方的两个正方形转换成两个同等面积的平行四边形,再旋转并转换成下方的两个同等面积的长方形。
∴∠ABG +∠CBJ= 90°,
∵∠ABC= 90°,
∴G,B,I,J在同一直线上,
A2+B2=C2。
证法4
作三个边长分别为a、b、c的三角形,把它们拼成如图所示形状,使H、C、B三点在一条直线上,连结