勾股定理的九种证明方法(附图)
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勾股定理的证明方法
一、传说中毕达哥拉斯的证法(图1)
左边的正方形是由1个边长为的正方形和1个边长为的正方形以及4个直角边分别为、,斜边为的直角三角形拼成的。右边的正方形是由1个边长为的正方形和4个直角边分别为、,斜边为的直角三角形拼成的。因为这两个正方形的面积相等(边长都是),所以可以列出等式,化简得。
二、美国第20任总统茄菲尔德的证法(图3)
这个直角梯形是由2个直角边分别为、,斜边为 的直角三角形和1个直角边为
的等腰直角三角形拼成的。因为3个直角三角形的面积之和等于梯形的面积,所以可以列出等式,化简得。 三、相似三角形的证法:
4.相似三角形的方法:在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角
形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个三直角角形与原三
角形相似。
如图,Rt △ABC 中,∠ACB=90°。作CD ⊥AB ,垂足为D 。则
△BCD ∽△BAC ,△CAD ∽△BAC 。
由△BCD ∽△BAC 可得BC 2=BD × BA , ①
由△CAD ∽△BAC 可得AC 2=AD × AB 。 ②
我们发现,把①、②两式相加可得 BC 2+AC 2=AB (AD+BD ),
而AD+BD=AB ,
因此有 BC 2+AC 2=AB 2,这就是
a 2+
b 2=
c 2。
这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。
四、古人的证法:
如图,将图中的四个直角三角形涂上深红色,把中间小正方形涂上白色,,以弦为边的正方形称为弦实,然后经过拼补搭配,“令出入相补,各从其类”,他肯定了勾股弦三者的关系是符合勾股定理的。即“勾股各自乘,并之为弦实,开方除
C A B D
之,即弦也”。赵爽对勾股定理的证明,显示了我国数学家高超的证题思想,较为简明、直观。
五、项明达证法:
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.即a^2+b^2=c^2
六、欧几里德射影定理证法:
如图,Rt△ABC中,∠ABC=90°,AD是斜边BC上的高,通过证明三角形相似则有射影定理如下:
1)(BD)^2;=AD·DC,(2)(AB)^2;=AD·AC ,(3)(BC)^2;=CD·AC 。
由公式(2)+(3)得:
(AB)^2;+(BC)^2;=AD·AC+CD·AC =(AD+CD)·AC=(AC)^2;,
即(AB)^2;+(BC)^2;=(AC)^2
七、杨作玫证法:
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 = 90º,∠PAC = 90º,
∴∠DAH = ∠BAC.
又∵∠DHA = 90º,∠BCA = 90º,
AD = AB = c,Array
∴RtΔDHA ≌RtΔBCA.
∴ DH = BC = a ,AH = AC = b .
由作法可知, PBCA 是一个矩形,
所以 Rt ΔAPB ≌ Rt ΔBCA . 即PB =
CA = b ,AP= a ,从而PH = b ―a .
∵ Rt ΔDGT ≌ Rt ΔBCA ,
Rt ΔDHA ≌ Rt ΔBCA .
∴ Rt ΔDGT ≌ Rt ΔDHA .
∴ DH = DG = a ,∠GDT = ∠HDA .
又∵ ∠DGT = 90º,∠DHF = 90º,
∠GDH = ∠GDT + ∠TDH = ∠HDA+ ∠TDH = 90º,
∴ 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
543212S S S S S c ++++= ①
∵ ()[]()[]a b a a b b S S S -+•-+=++21438 =
ab b 212-, 985S S S +=,
∴ 824321S ab b S S --=+=
812S S b -- . ② 把②代入①,得
=
922S S b ++ = 22a b +. ∴ 222c b a =+.
八、陈杰证法:
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 . 做两个边长分别为a 、b 的正方形(b>a ),把它们拼成如图所示形状,使E 、H 、M 三点在一条直线上. 用数字表示面积的编号(如图). 在EH = b 上截取ED = a ,连结DA 、DC ,
则 AD = c . ∵ EM = EH + HM = b + a , ED = a , ∴ DM = EM ―ED = ()a b +―a = b . 又∵ ∠CMD = 90º,CM = a , ∠AED = 90º, AE = b , ∴ Rt ΔAED ≌ Rt ΔDMC . ∴ ∠EAD = ∠MDC ,DC = AD = c . ∵ ∠ADE + ∠ADC+ ∠MDC =180º, ∠ADE + ∠MDC = ∠ADE + ∠EAD = 90º,
∴ ∠ADC = 90º.
∴ 作AB ∥DC ,CB ∥DA ,则ABCD 是一个边长为c 的正方形.
∵ ∠BAF + ∠FAD = ∠DAE + ∠FAD = 90º,
∴ ∠BAF=∠DAE .
连结FB ,在ΔABF 和ΔADE 中,