勾股定理逆定理八种证明方法

发布 2019-05-25 08:25:37 阅读 4760

证法1作四个全等的直角三角形,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(设它们的两条直角边长分别为a、b ,斜边长为c.)。过点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2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) ,做一个边长为c的正方形。斜边长为c. 再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°, 又∵ ∠bmp = 90°,∠bca = 90°,bq = ba = c, rtδbmq ≌ rtδbca. 同理可证rtδqnf ≌ rtδaef.即

证法3作两个全等的直角三角形,同证法2,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,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°,∠abg +∠cbj= 90°,∠abc= 90°,g,b,i,j在同一直线上,

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 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, 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

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。 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。 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 = ab²;。同理可证,四边形 ckle 必须有相同的面积 acih = ac2;。

把这两个结果相加, ab2;+ ac2;; 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ab2;+ ac2;= bc2;。此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.

47节所提出的。

证法6(欧几里得(euclid)射影定理证法)

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:

(bd)2;=ad·dc,(ab)2;=ad·ac ,(bc)2;=cd·ac。 由公式⑵+⑶得:(ab)2;+(bc)2;=ad·ac+cd·ac =(ad+cd)·ac=(ac)2;, 图1即 (ab)2;+(bc)2;=(ac)2,这就是勾股定理的结论。

图1证法6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;=c2; 化简后便可得:a2;+b2;=c2; 亦即:c=(a2;+b2;)1/2 勾股定理的别名勾股定理,是几何学中一颗光彩夺目的明珠,被称为“几何学的基石”,而且在高等数学和其他学科中也有着极为广泛的应用。

正因为这样,世界上几个文明古国都已发现并且进行了广泛深入的研究,因此有许多名称。 中国是发现和研究勾股定理最古老的国家之一。中国古代数学家称直角三角形为勾股形,较短的直角边称为勾,另一直角边称为股,斜边称为弦,所以勾股定理也称为勾股弦定理。

在公元前1000多年,据记载,商高(约公元前1120年)答周公曰“故折矩,以为句广三,股修四,径隅五。既方之,外半其一矩,环而共盘,得成三四五。两矩共长二十有五,是谓积矩。

”因此,勾股定理在中国又称“商高定理”。在公元前7至6世纪一中国学者陈子,曾经给出过任意直角三角形的三边关系即“以日下为勾,日高为股,勾、股各乘并开方除之得邪至日。 在法国和比利时,勾股定理又叫“驴桥定理”。

还有的国家称勾股定理为“平方定理”。 在陈子后一二百年,希腊的著名数学家毕达哥拉斯发现了这个定理,因此世界上许多国家都称勾股定理为“毕达哥拉斯”定理。为了庆祝这一定理的发现,毕达哥拉斯学派杀了一百头牛酬谢供奉神灵,因此这个定理又有人叫做“百牛定理”. 前任美国第二十届**伽菲尔德证明了勾股定理(1876年4月1日)。

1 周髀算经, 文物出版社,1980年3月, 据宋代嘉定六年本影印,1-5页。

2. 陈良佐:周髀算经勾股定理的证明与出入相补原理的关系。刊於《汉学研究》, 1989年第7卷第1期,255-281页。

3. 李国伟: 论「周髀算经」“商高曰数之法出于圆方”章。刊於《第二届科学史研讨会汇刊》, 台湾,1991年7月, 227-234页。

4. 李继闵:商高定理辨证。刊於《自然科学史研究》,1993年第12卷第1期,29-41页。

5. 曲安京: 商高、赵爽与刘徽关於勾股定理的证明。刊於《数学传播》20卷, 台湾,1996年9月第3期, 20-27页。

证法7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。

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'

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8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)= 1/2c2; +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个直角三角形。 (简化) 2ab + 2b2;= c2; +b2;- a2;+ 2ab 2b2; -b2;+ a2;= c2; a2; +b2;= c2;

注:根据加菲尔德图进一步得到的图形。

勾股定理16种证明方法

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...

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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...