勾股定理16种证明方法

发布 2019-05-25 08:16:57 阅读 4988

勾股定理的证明。

证法1】(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2】(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 = 90, ∠aeh + bef = 90.

∠hef = 180―90= 90.

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 = 90, ∠eha + ghd = 90.

又∵ ∠ghe = 90, ∠dha = 90+ 90= 180.

abcd是一个边长为a + b的正方形,它的面积等于。

证法3】(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。 把这四个直角三。

角形拼成如图所示形状。

rtδdah ≌ rtδabe,

∠hda = eab.

∠had + had = 90, ∠eab + had = 90, 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 = 90.

efgh是一个边长为b―a的正方形,它的面积等于。

证法4】(1876年美国**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 = 90, ∠aed + bec = 90.

∠dec = 180―90= 90.

δdec是一个等腰直角三角形,它的面积等于。

又∵ ∠dae = 90, ∠ebc = 90, ad∥bc.

abcd是一个直角梯形,它的面积等于。

证法5】(梅文鼎证明)

做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c作ac的延长线交df于点p.

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。

∠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。

设多边形ghcbe的面积为s,则。

证法6】(项明达证明)

做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.

∠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, rtδbmq ≌ rtδbca.

同理可证rtδqnf ≌ rtδaef.

从而将问题转化为【证法4】(梅文鼎证明).

证法7】(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 ≌ gad, δfab的面积等于,gad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8】(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 = 90,cad = bac, δadc ∽ acb.

ad∶ac = ac ∶ab,即 .

同理可证,δcdb ∽ acb,从而有 .

,即 .证法9】(杨作玫证明)

做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. 再做一个边长为c的正方形。 把它们拼成如图所示的多边形。

过a作af⊥ac,af交gt于f,af交dt于r. 过b作bp⊥af,垂足为p. 过d作de与cb的延长线垂直,垂足为e,de交af于h.

∠bad = 90,∠pac = 90, ∠dah = bac.

又∵ ∠dha = 90,∠bca = 90,ad = ab = c, rtδdha ≌ rtδbca.

dh = bc = a,ah = ac = b.

由作法可知, pbca 是一个矩形,所以 rtδapb ≌ rtδbca. 即pb =

ca = b,ap= a,从而ph = b―a.

rtδdgt ≌ rtδbca ,rtδdha ≌ rtδbca.

rtδdgt ≌ rtδdha .

dh = dg = a,∠gdt = hda .

又∵ ∠dgt = 90,∠dhf = 90,gdh = gdt + tdh = hda+ ∠tdh = 90, dgfh是一个边长为a的正方形。

gf = fh = a . tf⊥af,tf = gt―gf = b―a .

tfpb是一个直角梯形,上底tf=b―a,下底bp= b,高fp=a +(b―a).

用数字表示面积的编号(如图),则以c为边长的正方形的面积为。

= 把②代入①,得。

证法10】(李锐证明)

设直角三角形两直角边的长分别为a、b(b>a),斜边的长为c. 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a、e、g三点在一条直线上。 用数字表示面积的编号(如图).

∠tbe = abh = 90, ∠tbh = abe.

又∵ ∠bth = bea = 90,bt = be = b, rtδhbt ≌ rtδabe.

ht = ae = a.

gh = gt―ht = b―a.

又∵ ∠ghf + bht = 90,dbc + bht = tbh + bht = 90, ∠ghf = dbc.

db = eb―ed = b―a,hgf = bdc = 90, rtδhgf ≌ rtδbdc. 即 .

过q作qm⊥ag,垂足是m. 由∠baq = bea = 90,可知 ∠abe

∠qam,而ab = aq = c,所以rtδabe ≌ rtδqam . 又rtδhbt ≌

rtδabe. 所以rtδhbt ≌ rtδqam . 即 .

由rtδabe ≌ rtδqam,又得qm = ae = a,∠aqm = bae.

∠aqm + fqm = 90,∠bae + car = 90,∠aqm = bae, ∠fqm = car.

又∵ ∠qmf = arc = 90,qm = ar = a, rtδqmf ≌ rtδarc. 即。

,又∵ ,即 .

证法11】(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 = 90,点c在⊙b上,所以ac是⊙b 的切线。

由切割线定理,得。

,即, .

证法12】(利用多列米定理证明)

在rtδabc中,设直角边bc = a,ac = b,斜边ab = c(如图). 过点a作ad∥cb,过点b作bd∥ca,则acbd为矩形,矩形acbd内接于一个圆。 根据多列米定理,圆内接四边形对角线的乘积等于两对边乘积之和,有。

ab = dc = c,ad = bc = a,ac = bd = b, ,即 ,

证法13】(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.

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