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勾股定理毕达哥拉斯定理及各种证明方法

勾股定理(毕达哥拉斯定理) 是一个,是人类早期发现并证明的重要数学定理之一,用思想解决几何问题的最重要的工具之一,也是数形结合的纽带之一。

是的一个特例。

约有400种证明方法,是数学定理中证明方法最多的之一。

“”是勾股定理最基本的公式。

勾股数组方程a 2 + b 2= c 2的正整数组(a ,b ,c )。

(3,4,5)就是。

也就是说,设直角三角形两直角边为a 和b ,斜边为c ,那么a 2+b 2=c 2 ,即直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。

勾股定理
命题1 如果的两条直角边长分别为a ,b ,斜边长为c ,那么。

勾股定理的逆定理
命题2 如果的三边长a ,b ,c 满足
,那么这个三角形是直角三角形。

【证法1】(赵爽证明)
以a 、b 为直角边(b>a ), 以c 为斜边作四个全等的直角三
角形,则每个直角三角形的面积等于
2
1ab. 把这四个直角三角形拼成如图所示形状.
∵ RtΔDAH ≌ RtΔABE,∴ ∠HDA = ∠EAB.
∵ ∠HAD + ∠HAD = 90o,∴ ∠EAB + ∠HAD = 90o,
∴ ABCD 是一个边长为c 的正方形,它的面积等于c2.
∵ EF = FG =GH =HE = b―a ,∠HEF = 90o.
∴ EFGH 是一个边长为b―a 的正方形,它的面积等于. ∴
∴ .
【证法2】(课本的证明) 做8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 ,再做三个边长分别为a 、b 、c 的正方形,把它们像上图那样拼成两个正方形.从图上可以看到,这两个正方形的边长都是a + b ,所以面积相等.
即, 整理得 .
【证法3】(1876年美国总统Garfield 证明)以a 、b 为直角边,以c 为斜边作两个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于
. 把这两个直角三角形拼成如图所示形状,使A 、E 、B 三点在一条直线上.
∵ RtΔEAD ≌ RtΔCBE,∴ ∠ADE = ∠BEC.
∵ ∠AED + ∠ADE = 90o,∴ ∠AED + ∠BEC = 90o.∴ ∠DEC = 180o―90o= 90o.
∴ ΔDEC是一个等腰直角三角形,它的面积等于.又∵ ∠DAE = 90o, ∠EBC = 90o,∴
AD∥BC.∴
ABCD是一个直角梯形,它的面积等于
∴ .∴.
【趣闻】:在1876年一个周末的傍晚,在美国华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德。

他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨。

由于好奇心驱使伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么。

只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形。

于是伽菲尔德便问他们在干什么?只见那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答到:“是5呀。

”小男孩又问道:“如果两条直角边分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不加思索地回答到:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方。

”小男孩又说道:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心理很不是滋味。

于是伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他留下的难题。

他经过反复的思考与演算,终于弄清楚了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。

1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证法。

1881年,伽菲尔德就任美国第二十任总统后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为“总统。

”证法。

【证法4】(欧几里得证明)做三个边长分别为a、b、c的正方形,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BF、CD. 过C作CL⊥DE,交AB于点M,交DE 于点L.∵ AF = AC,AB = AD,∠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.
【证法5】(利用相似三角形性质证明)
如图,在RtΔABC中,设直角边AC、BC的长度分别为a、b,斜边AB的长为c,过点C 作CD⊥AB,垂足是D.在ΔADC和ΔACB中,
∵ ∠ADC = ∠ACB = 90o,∠CAD = ∠BAC,∴ ΔADC ∽ ΔACB.
∴AD∶AC = AC ∶AB,即.
同理可证,ΔCDB ∽ ΔACB,
从而有.∴
,即
【证法6】(邹元治证明)
以a、b 为直角边,以c为斜边做四个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于. 把这四个直角三角形拼成如图所示形状,使A、E、B三点在一条直线上,B、F、C 三点在一条直线上,C、G、D三点在一条直线上.
∵ RtΔHAE ≌ RtΔEBF,∴ ∠AHE = ∠BEF.
∵ ∠AEH + ∠AHE = 90o,∴ ∠AEH + ∠BEF = 90o.
∴ ∠HEF = 180o―90o= 90o.
∴ 四边形EFGH是一个边长为c的正方形. 它的面积等于c2.
∵ RtΔGDH ≌ RtΔHAE,∴ ∠HGD = ∠EHA.
∵ ∠HGD + ∠GHD = 90o,∴ ∠EHA + ∠GHD = 90o.
又∵ ∠GHE = 90o,∴ ∠DHA = 90o+ 90o= 180o.
∴ ABCD是一个边长为a + b的正方形,它的面积等于.
∴ .∴ .
【证法7】(利用切割线定理证明)
在RtΔABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c.
如图,以B为圆心a为半径作圆,
交AB及AB的延长线分别于D、E,则BD = BE = BC = a.
因为∠BCA = 90o,点C在⊙B上,
所以AC是⊙B 的切线. 由切割线定理,得
==
= ,
即,∴ .
【证法8】(作直角三角形的内切圆证明)
在RtΔABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c. 作RtΔABC的内切圆⊙O,切点分别为D、E、F(如图),设⊙O的半径为r.
∵ AE = AF,BF = BD,CD = CE,

= = r + r = 2r,即,∴ .
∴ ,
即,
∵ ,
∴ ,又∵ = = = = ,∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .。

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