海涅定理在函数极限证明中的应用
摘要：函数极限理论是数学分析中的重要组成部分。关于证明函数极限存在的方法探讨具有十分重要的意义。本文给出了一些利用海涅定理证明函数极限存在性的应用，将函数极限归结为数列极限问题来处理。不仅给出了一类证明函数极限存在的方法，同时也加深了对函数极限和数列极限两者间的关系的理解。
关键词：海涅定理；函数极限；数列极限
Abstract: The limit theory of functions plays an important role in mathematical analysis. Study on the method proving existence of function limit is very meaningful. In this paper, we gave some applications for existence of function limit by using Heine theorem and dealt with the function limit problems to the sequence limit problems. These not only gave a kind of the method for existence of function limit, but also deepen the comprehension about the relationship between the function limit and the sequence limit.
Key words: Heine theorem; function limit; sequence limit
数列极限与函数极限是分别独立定义的，但是两者是有联系的。而海涅定理就是沟通函数极限与数列极限之间的桥梁。也是证明函数极限性质和极限存在的判定定理的一个重要的理论指导，而且在关于函数的极限证明中也有应用。除此之外还可以运用海涅定理优化极限的运算。其意义在于把函数极限归结为数列极限问题来处理。
海涅定理深刻地揭示了变量变化的整体与部分、连续与离散之间的关系。数列极限与函数极限其变量不管是离散地变化还是连续地变化，只要它们的变化趋势相同，从极限的意义上来说，效果都是一样的。因此，数列极限和函数极限在一定条件下能相互转化，而能够建立起这种联系的就是海涅定理。
近几年，一些学者对海涅定理的应用及推广进行了一系列的研究。此外，一些学者利用海涅定理来证明一些函数的性质、优化极限的运算等，见参考文献[1-6]。还有一些学者对海涅定理进行进一步推广，见参考文献[7-10]。根据文献[6，8,10] 对海涅定理进行归类整理的。
1 预备知识
定义1.1[]1 函数在0x 点的极限的定义：设函数()x f 在0x 点的附近（但可能除掉0x 点本身）有定义，又设A 是一个定数。如果对任意给定的0>ε，一定存在0>δ，使得当δ<-<00x x 时，总有()ε<-A x f ，我们就称A 是函数()x f 在0x 点的极限，记为
()A x f x x =→0
lim （或者记为()()0x x A x f →→）.
这时也称函数()x f 在0x 点极限存在，其极限是A 。
2 海涅定理的证明及推广
定理 2.1[]1
海涅定理 ()A x f x x =→0
lim 的充分必要条件为对任何以0x 为极限的
数列{}()0x x x n n ≠，都有()()∞→→n A x f n 。
证明 先证必要性。由于()A x f x x =→0
lim ，所以对任意的0>ε，存在0>δ，当
δ<-<00x x 时，
()ε<-A x f .
但是0x x n →，故对0>δ，又可得正整数N ，n N >时，
δ<-0x x n . 因为0x x n ≠，故上面的不等式可改写为
δ<-<00x x n . 而对于适合这个不等式的n x ，其函数值()n x f 满足
()ε<-A x f n .
亦即当N n >时，这个不等式成立，这也就证明了数列(){}n x f 以A 为极限。
再证充分性。用反证法，若()A x f x x ≠→0
lim ，则对某一个0>ε，不能找到函数极
限定义中的δ，也就是对任意的0>δ，都可以找到一点x '，00x x δ'<-<，使得
()ε≥-'A x f ；特别地，若取δ为111,,,
23
，得到123,,,
x x x 满足
1001x x <-<，()1f x A ε-≥；
201
02x x <-<
，()2f x A ε-≥； 301
03
x x <-<，()3f x A ε-≥；
…………
从左边一列可以看出()0n x x n →→∞，0n x x ≠，而右边一列却说数列()n x f 不以A 为极限，与假设矛盾。充分性得证。
等价类型的海涅定理：
定理2.2[]8
设()x f 在M x >上有定义则()lim x f x A →∞
=的充要条件是：对于任
何以∞为极限的数列{}()n n x x M >，都有()A x f n n =∞
→lim 。
证明 先证必要性。因为lim ()x f x A →∞
=，则得到对任意的0ε>，存在0M >，
当x M >时有
()f x A ε-<.
但是n x →∞，故对0M >，可得正整数N ，当n N >时有n x M >。又因为n x M >。故上面的不等式可以改写为
()-n f x A ε<.
亦即当n N >时，这个不等式成立，这也就证明了数列(){}n f x 以A 为极限。
再证充分性。用反证法，假设lim ()x f x A →∞
≠，则对于某一个0ε>，不能找到函
数极限定义中的M ，也就是对任意0M >都能找到一个点i x M >时，使得
()f x A ε-≥。特别地，当取1,2,3,4,
M =时，得到1234
,,,x x x x 适合
111,()x f x A ε>-≥，
()333,x f x A ε>-≥， ()444,4x f x A >-≥，
........
从左边一列可以看出()n x n →∞→∞，n x M >，而右边一列却说数列()n x f 不以A 为极限，与假设矛盾。充分性得证。
定理2.3[]8
设()x f 在0x 的某一邻域()0,U x δ内有定义，则函数()x f 在点0
x 连续的充要条件是：对任何含于()0,U x δ且以0x 为极限的数列{}n x ，都有
()()0lim x f x f n n =∞
→。
定理 2.4[]8
设函数()x f 在点0x 的某空心右邻域()0,U x δ+有定义，则
()A x f x x =+→0
lim 的充要条件是：对任何以0x 为极限的单调递减数列{}()0,n x U x δ+?，
都有()A x f n n =∞
→lim 。
定理 2.5[]8
设函数()x f 在点0x 的某空心左邻域()0,U x δ-有定义，则
()A x f x x =-→0
lim 的充要条件是：对任何以0x 为极限的单调递增数列{}()0,n x U x δ-?，
都有()A x f n n =∞
→lim 。
3 海涅定理的应用
3.1 利用海涅定理对函数极限运算法则、性质及判定定理等的证明
对于一些函数极限的性质和定理等，无法用函数极限的定义证明或用函数的定义证明比较复杂时，就可以利用海涅定理将函数转化成数列来证明。
例3.1 若()0lim x x f x →与()0lim x x g x →且()()??
? ??≠≠→0lim ,00x g x g x x 皆存在，则有 ()()()()
00
lim lim lim x x
x x x x f x f x g x g x →→→=. 证明 设
()()
()f x H x g x =
，()0
lim x x f x A →=，()0
lim x x g x B →=.
又设{}()0x x x n n ≠是任意一个含于函数g f ,的定义域且以0x 为极限的数列。那么
()()()
n n n x g x f x H =. 由海涅定理的必要性可得
()()B x g A x f n x x n x x ==→→0
lim ,lim .
而根据数列极限的运算法则有
()()
()
lim lim lim n n n n n n f x A H x g x B
→∞
→∞
→∞
=
=
. 又由于数列{}n x 的任意性和定理2.1的充分性得
()()
()x g x f x H x
x x x x x 0
lim lim lim →→→=
.
例3.2 证明：若对任意的()0,x U a δ∈有
()()()x h x g x f ≤≤，且()()b x h x f a
x a
x ==→→lim lim .
则()b x g a
x =→lim 。
证明 任作一数列{}()0,n x U a δ?，且()∞→→n a x n ，则由海涅定理知 ()()lim lim n n n n f x h x b →∞
→∞
==.
因为()()()f x g x h x ≤≤，所以
()()()n n n f x g x h x ≤≤.
所以由数列极限的迫敛性知
()l i m n n g x b
→∞
=. 又由海涅定理的充分性知()lim o
x x g x →存在且收敛于b 。
例3.3 若极限()x f o
x x →lim 存在，则此极限是唯一的。
证明 设A 和B 都是()x f 当0x x →时的极限，即
()()B x f A x f x x x x ==→→0
lim ,lim .
作数列{}()0,n x U x δ?且()0n x x n →→∞，由海涅定理知
()lim n n f x A →∞
=且()lim n n f x B →∞
=.
由数列极限存在唯一性知A B =。
3.2 利用函数的性质及海涅定理求数列的极限
对于求数列的极限，有时直接求不好求，就可先求与之相对应的函数极限，再利用函数的性质和海涅定理求出数列的极限。
1）求含有三角函数的数列极限
例3.4 求极限???
??
???? ??+∞
→πn n n 41arctan ln 4lim 。 解 因为()()x x f a r c t a n
ln 4=在4
π
=x 处连续。当n →∞，
144
n n π
π+→。 由海涅定理可知
11lim 4ln arctan 4ln arctan lim 4ln arctan 0444n n n n n n πππ→∞→∞?+??+??????
?=== ? ? ??????????????
?. 例3.5 求极限2
1lim tan n n n n →∞?
? ??
?。
解 设n x 1=，当n →∞时，有0x +→。由海涅定理可知，如果2
10tan 1lim x x x x ?
?
?
??+→
存在，则一定有
2
2
1
0tan 1lim 1tan lim x x n n x x n n ?
??
??=??? ??+→∞→.
下面我们先求 2
10tan 1lim x x x x ?
?
?
??+→。因为
()()
3
2
tan 1
tan 001tan lim tan lim 1x x x
x x x x x x x x x x x ++--→→??-??
????
=+??
? ???
?????
?
.
又因为
3131sec lim tan lim 22
030
=-=-++
→→x x x x x x x ，0tan lim 0x x x x +→-=，tan 0tan lim 1x
x x
x x x e x +-→-??
+= ???
.
所以
3
1
1
lim
2
0tan 1e x x x x =??
? ??+→.
再由海涅定理得
2
2
1
1
3
011lim tan lim tan n x n x n x e n x +→∞→????
== ? ?????
.
2）求带有积分的数列的极限 例3.6
求极限18ln 1n n dx ?
?
。 解 因为
118ln 1ln 1n n n n dx dx ?
?= ??
?.
所以要求18ln 1n n dx ?
+ ?
，只要能求出dx x n n
n ?
??? ?
?
+∞→1
11ln 1lim 即可。
由海涅定理可知
11
ln 1ln 1n x
n x dx dt ??
=+ ??
.
再由洛必达法则可得
2
lim
2lim
22
x
x x x →+∞-==-. 所以
1
ln 12n n dx ?+= ?
. 故
18ln 12816n n dx ?=?= ?
. 3） 求带有抽象函数的数列极限
例3.7 设()0f a =，()2f a '=。求n n a f n 1
cos
11lim 2-?
?
? ??
+∞→。
解 由海涅定理可知
x
x a f n n a f n n 1cos
11lim
1
cos
11lim 22-?
?? ??
+=-?
?
? ??
+∞→∞→. 由导数的定义
()()()()2lim lim
00
=??+=?-?+='→?→?y
y a f y a f y a f a f y y .
令2
1
x y =
?，当∞→x 时，0→?y ，于是就有 2222222211111lim lim lim 111111cos
1cos 2sin 2x x x f a f a f a x x x x x x x x x x →∞→∞→∞
?
????
???????+++ ? ? ?????????????=?=???
??????--?
? ? ??? ??
??
??????
?
()()
00lim 2lim 412y y f a y f a y y y y y ?→?→??
??+?+??=?==??????
???. 所以
21lim 41
1cos
n f a n n
→∞?
?+ ?
??
=-. 4.3 利用海涅定理判断级数敛散性
级数实质是一个和式的极限，因此运用海涅定理及其推论去判断常数项级数的敛散性是一种有效的方法。
例3.8 判断级数∑∞
=?????
? ??+-141ln 41n n n n 的敛散性。
解 构造函数
()()
21ln x x x f +-=.
当0→x 时，()x f 经Taylor 展开为
()()
()
()
2
142
2
1
64
222121ln ??
????+--=??????+--=+-=x o x x x x o x
x x x x x f .
因为0→x 时，
()
()
4
22
1
42
41~021x o x x x +-??
????+-.
所以当0→x 时，
()
()
532
142
4~021x o x x x x x +??
????+--.
即当0→x 时，()x f 与3x 为同阶无穷小，或()4
1
lim 30=→x x f x 。
令n
a n 1
=
，由海涅定理有 4111ln
1lim 30=??
?
??+-→n n
n n x . 因为级数3
11∑∞
=??? ??n n 收敛，由第2比较准则，所以级数∑∞=???
? ??+-11ln 1n n n n 收敛。而
11n n ∞∞==? ?=??
∑. 故∑∞
=?????
?
??+-141ln 41n n n n 收敛。 3.4 海涅定理在判断常量函数中的应用
1）判断当x →+∞ 时，()f x 的极限为A 的周期函数是否为常量函数
例3.9 证明若()x f 为()+∞∞-,上的周期函数，且()A x f x =+∞
→lim ，则()A x f ≡。
证明 假设()A x f ≠，则存在()+∞∞-∈,0x ，使()A B x f ≠=0。又因为()x f 为周期函数，不妨设为0>L ，记nL x a n +=0，则
()∞→+∞→n a n .
由作法知
()()A B x f a f n n ≠==+∞
→0lim . （3.1）
又因为()A x f x =+∞
→lim ，由海涅定理有
()()A x f a f x n n ==+∞
→∞
→lim lim .
这与（3.1）矛盾，故()A x f ≡。
2）给出函数之间的关系，判断函数为常量函数
例3.10 设函数()x f 在()0,∞-上满足方程()()x f x f =3，且()A x f x =-∞
→lim ，证
明()A x f ≡。
证明 假设函数()x f 在()0,∞-上不恒为A ，则必存在一点()0,0∞-∈x ，使得
()A B x f ≠=0。又因()x f 满足方程()()x f x f =3，于是
()()()()()
======00302003333x f x f x f x f x f n
得到数列{}
,3,3,3,00200x x x x n ，故
()()B x f x f n x ==+∞
→003lim . （3.2）
又因()A x f x =+∞
→lim 及()∞→+∞→n x n 03，所以由海涅定理有
()A x f n n =+∞
→03lim .
这与（3.2）矛盾。因此，()A x f ≡。 3.5 利用海涅定理证明某些函数极限不存在
即若可找到一个以0x 为极限的数列{}n x ，使()n n x f ∞
→l i m 不存在；或找到两个都以
0x 为极限的数列{}n x 与数列{}n
x '，使()n n x f ∞
→lim 与()n n x f '∞
→lim 都存在而不相等，则
()x f x x 0
lim →不存在。
例 3.11 证明x
x 1
cos
lim 0
→不存在。 证明 取数列12n x n π
=，1
(21)n y n π=+。则0,0→→n n y x ()∞→n 。易知
1
lim cos
1n n
x →∞
=，1lim cos 1n n y →∞=-.
由海涅定理可知
x
x 1
cos
lim 0
→不存在. 例3.12 证明函数()x
x f 10
sin =在点0不存在极限。 证明 取
1022
n a n π
π=
+
，1022
n b n π
π=
-
，n N ∈.
显然
0lim ,0;0lim ,0=≠=≠∞
→∞
→n n n n n n b b a a .
则有
()sin 212n f a n ππ?
?=+= ??
?，
()sin 212n f b n ππ?
?=-=- ??
?.
从而
()lim 1n n f a →∞
=，()lim 1n n f b →∞
=-.
于是，函数()x
x f 10
sin
=在点0处不存在极限。 3.6 利用海涅定理判断函数在某点的可导性
利用海涅定理，可求得函数差、商的极限，从而可判断函数在某点的可导性。 例3.13 证明函数()()x D kx x f 2=（其中k 为常数，且0≠k ，()x D 为Dirichlet 函数）在原点可导而在其他点处不可导。
证明 因为
()()()()()00lim 0lim 00lim 0200f x kxD x
x D kx x f x f x x x '===-=--→→→. 所以()x f 在0=x 处可导且()00='f ，当00≠x 时，设数列{}n x 是大于且趋于0x 的有
理数列，数列{}n
x '是大于且趋于0x 的无理数列。于是当0x 为无理数时，因为 ()()+∞=-=--=--∞→∞→∞→0
2
0200lim 0lim lim x x kx x x kx x x x f x f n n n n n n n n n . 而
()()00
0lim lim
00=-'-=-'-'∞→∞
→x x x x x f x f n n n n n . 故由海涅定理可知，()x f 在无理点0x 处不可导。当0x 为非零有理数时，因为
()()()000
2
02002lim lim lim kx x x k x x kx kx x x x f x f n n n n n n n n =+=--=--∞→∞→∞→. 而
()()-∞=-'-=-'-'∞→∞→0
2
000lim lim x x kx x x x f x f n n n n n . 故由海涅定理可知，()x f 在有理点0x 处也不可导，所以()()x D kx x f 2=只在原点可导，而在其他点处不可导。
4 结束语
海涅定理作为函数极限和数列极限的桥梁。将函数与数列之间进行互换，使其运用最简便的方法得出极限。即根据海涅定理的必要性，可以将函数极限化为函数值数列的极限；根据海涅定理的充分性，又能够把数列极限的性质转移到函数极限上来。本文主要就是根据不同的文献，将常见的用海涅定理求极限的类型归纳分类整理。
参考文献：
[1] 欧阳光中, 朱学炎, 金福临等. 数学分析[M]. 北京：高等教育出版社, 2007.
[2] 程其襄. 数学分析[M]. 北京：高等教育出版社, 1990.
[3] 王晓敏, 李晓奇, 惠兴杰等. 数学分析学习方法与解题指导[M]. 沈阳：东北大学出版社,
2006.
[4] 斯坎得尔·伊布拉音,艾斯卡尔·阿布力米提. H.E.Heine定理的应用[J]. 新疆教育学院
学报, 2009, 25(4): 114-115.
[5] 鲜思东. Heine定理在极限判别及运算中的应用[J]. 重庆邮电学院学报（自然科学版）,
2006,18(1): 139-140.
[6] 王淑云. 归结原则在证明函数为常量函数上的应用[J]. 山西大同大学学报(自然科学
版),2008,24(4): 11-12.
[7] 王振芳, 周宝明. 海涅（Heine）定理的推广及其应用[J]. 雁北师范学院学报, 2004,
2(2): 46-47.
[8] 吴少祥, 余庆红. 海涅定理及其定理[J]. 高等数学研究, 2007, 10(5): 30-32.
[9] 张祖峰, 宁群. 函数极限性质和存在性的证明[J]. 宿州师专学报, 2004, 19(1): 85-
88.
[10] 朱国卫. 以海涅定理为例谈数学分析中的直觉、证明与感悟[J]. 吉林省教育学院学报,
2010, 26: 153-154.
相似三角形------射影定理的推广及应用 射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理，尽管义务教材中没有列入，但在几何证明及计算中应用很广泛，若能很好地掌握并灵活地运用它，常可取到事半功倍的效果。一般地，若将定理中的直角三角形条件非直角化，亦可得到类似的结论，而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路，熟练地掌握并巧妙地运用，定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时，“柳暗花明又一村”地迎刃而解。 一、射影定理 射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项；且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。 如图（１）：Ｒt△ＡＢＣ中，若ＣＤ为高， 则有ＣD２＝ＢＤ?AD、 ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ或 ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ。 二、变式推广 １．逆用如图（１）：若△ＡＢＣ中，ＣＤ为高，且有ＤＣ２＝ＢＤ? ＡＤ或ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ或ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ，则有∠ＤＣＢ＝∠Ａ或∠ＡＣＤ＝∠Ｂ，均可等到△ＡＢＣ为直角三角形。 ２．一般化，若△ＡＢＣ不为直角三角形，当点Ｄ满足一定条件时，类似地仍有部分结论成立。（后文简称：射影定理变式（2）） 如图（２）：△ＡＢＣ中，D为ＡＢ上一点，若∠ＣＤＢ＝∠ＡＣＢ，或∠ＤＣ Ｂ＝∠Ａ，则有△ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可得ＢＣ２＝ＢＤ?AB；反之，若△ＡＢＣ中， Ｄ为ＡＢ上一点，且有ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ，则有△ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可得到∠ＣＤ Ｂ＝∠ＡＣＢ，或∠ＤＣＢ＝∠Ａ。 三、应用 例１如图（３），已知：等腰三角形ＡＢＣ中，ＡＢ＝ＡＣ，高ＡＤ、ＢＥ交于点Ｈ， 求证：４ＤＨ?ＤＡ＝ＢＣ２ 分析：易证∠ＢＡＤ＝∠ＣＡＤ=900-∠C＝∠HBD，联想到射影定理变式（2），可得 ＢＤ２＝ＤＨ?ＤＡ，又ＢＣ＝２ＢＤ，故有结论成立。 （证明略）
海涅定理在函数极限证明中的应用 摘要：函数极限理论是数学分析中的重要组成部分。关于证明函数极限存在的方法探讨具有十分重要的意义。本文给出了一些利用海涅定理证明函数极限存在性的应用，将函数极限归结为数列极限问题来处理。不仅给出了一类证明函数极限存在的方法，同时也加深了对函数极限和数列极限两者间的关系的理解。 关键词：海涅定理；函数极限；数列极限 Abstract: The limit theory of functions plays an important role in mathematical analysis. Study on the method proving existence of function limit is very meaningful. In this paper, we gave some applications for existence of function limit by using Heine theorem and dealt with the function limit problems to the sequence limit problems. These not only gave a kind of the method for existence of function limit, but also deepen the comprehension about the relationship between the function limit and the sequence limit. Key words: Heine theorem; function limit; sequence limit 数列极限与函数极限是分别独立定义的，但是两者是有联系的。而海涅定理就是沟通函数极限与数列极限之间的桥梁。也是证明函数极限性质和极限存在的判定定理的一个重要的理论指导，而且在关于函数的极限证明中也有应用。除此之外还可以运用海涅定理优化极限的运算。其意义在于把函数极限归结为数列极限问题来处理。 海涅定理深刻地揭示了变量变化的整体与部分、连续与离散之间的关系。数列极限与函数极限其变量不管是离散地变化还是连续地变化，只要它们的变化趋势相同，从极限的意义上来说，效果都是一样的。因此，数列极限和函数极限在一定条件下能相互转化，而能够建立起这种联系的就是海涅定理。 近几年，一些学者对海涅定理的应用及推广进行了一系列的研究。此外，一些学者利用海涅定理来证明一些函数的性质、优化极限的运算等，见参考文献[1-6]。还有一些学者对海涅定理进行进一步推广，见参考文献[7-10]。根据文献[6，8,10] 对海涅定理进行归类整理的。
相似三角形--- 射影定理的运用
相似三角形 - 射- 影定理的推广及应用 射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理，尽管义务教材中没有列入，但在几何证明及计算中应用很广泛，若能很好地掌握并灵活地运用它，常可取到事半功倍的效果。一般地，若将定理中的直角三角形条件非直角化，亦可得到类似的结论（这里暂且称之为射影定理的推广），而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路，熟练地掌握并巧妙地运用，定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路” 时，“柳暗花明又一村” 地迎刃而解。下面结合例子从它的变式推广上谈谈其应用。 一、射影定理 射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项；且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。 如图（１）：Ｒt △ＡＢＣ中，若ＣＤ为高，２则有ＣD２＝ＢＤ?AD、ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ或ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ。（证明略） 二、变式推广 １．逆用如图（１）：若△ＡＢＣ中，ＣＤ为高，且有ＤＣ２＝ＢＤ?ＡＤ或ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ或ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ，则有∠ＤＣＢ＝∠Ａ或∠ＡＣＤ＝∠Ｂ，均可等到△ＡＢＣ为直角三角形。 （证明略） ２．一般化，若△ＡＢＣ不为直角三角形满足一定条件时，类似地仍有部分结论成立。射影定理变式（2）） 如图（２）：△ＡＢＣ中，D 为ＡＢ上一点，若∠ＣＤＢ＝∠ＡＣＢ，或∠ＤＣＢ＝∠Ａ，则有△ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可，当点Ｄ后文简称： 中，Ｄ为ＡＢ上一点，且有ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ，则有△
得ＢＣ２＝ＢＤ?AB；反之，若△ＡＢＣ
ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可得到∠ＣＤＢ＝∠ＡＣＢ，或∠ ＤＣＢ＝∠Ａ。 （证明略） 三、应用 例１如图（３），已知：等腰三角形ＡＢＣ 中，ＡＢ＝ＡＣ，高ＡＤ、ＢＥ交于点Ｈ，求 证：４ＤＨ?ＤＡ＝ＢＣ２ 分析：易证∠ＢＡＤ＝∠ＣＡＤ=900- ∠C ＝ ∠ HBD，联想到射影定理变式（2），可得ＢＤ ２＝ＤＨ?ＤＡ，又ＢＣ＝２ＢＤ，故有结论成 立。 （证明略） 例２如图（４）：已知⊙Ｏ中，Ｄ为弧ＡＣ中点，过点Ｄ的弦ＢＤ被弦ＡＣ分为４和１２两部分，求ＤＣ。 分析：易得到∠ＤＢＣ＝∠ＡＢＤ＝∠ Ｄ ＣＥ，满足射影定理变式（2）的条件，故 有ＣＤ２＝ＤＥ?ＤＢ，易求得ＤＣ＝８ （解略） 例3 已知：如图（5），△ＡＢＣ中， ＡＤ平分∠ＢＡＣ，ＡＤ的垂直平分线交Ａ Ｂ于点Ｅ，交ＡＤ于点Ｈ，交ＡＣ于点Ｇ，交ＢＣ的延长线于点Ｆ， 求证：ＤＦ２＝ＣＦ?Ｂ 证明：连ＡＦ，∵Ｆ垂直平分ＡＤ， ∴ＦＡ＝ＦＤ，ＦＡＤ＝∠ＦＤＡ， ∵ＡＤ平分∠ＢＦ Ｈ ∠ Ａ
a2+c2=b2,c=b2-a2!=42-32!=!7(cm).二、忽视定理成立的条件例2在边长都是整数的△ABC 中,AB>AC,如果AC=4cm,BC=3cm,求AB的长.误解:由“勾3股4弦5”知 AC=4cm,BC=3cm,AB>AC,∴AB=5cm.剖析:这种解法受“勾3股4弦5”思维定势的影响,见题中有BC=3,AC=4,就认为AB=5,而忘记了“勾3股4弦5”是在直角三角形的条件下才成立,而本题中没有指明是直角三角形,因此,只能用三角形三条边之间的关系来解。 欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理：“直角三角形斜边上的一个直边形，其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。 从上面这一定理可以推出下面的定理：“以直角三角形的三边为直径作圆，则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。 勾股定理还可以推广到空间：以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体，则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。 若以直角三角形的三边为直径分别作球，则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。 总之，在勾股定理探索的道路上，我们走向了数学殿堂。
我们都喜欢把日子过成一首诗，温婉，雅致；也喜欢把生活雕琢成一朵花，灿烂，美丽。可是，前行的道路有时会曲折迂回，让心迷茫无措。生活的上空有时会飘来一场风雨，淋湿了原本热情洋溢的心。 不是每一个人都能做自己想做的事情，也不是每一个人都能到达想去的远方。可是，既然选择了远方，便只有风雨兼程。也许生活会辜负你，但你不可以辜负生活。 匆匆忙忙地奔赴中，不仅要能在阳光下灿烂，也要能在风雨中奔跑！真正的幸福不是拥有多少财富，而是在前行中成就一个优秀的自己！ 生命没有输赢，只有值不值得。坚持做对的事情，就是值得。不辜负岁月，不辜负梦想，就是生活最美的样子。 北大才女陈更曾说过：“即使能力有限，也要全力以赴，即使输了，也要比从前更强，我一直都在与自己比，我要把最美好的自己，留在这终于相逢的决赛赛场。” 她用坚韧和执着给自己的人生添上了浓墨重彩的一笔。 我们都无法预测未来的日子是阳光明媚，还是风雨如晦，但前行路上点点滴滴的收获和惊喜，都是此生的感动和珍藏。 有些风景，如果不站在高处，你永远欣赏不到它的美丽；脚下有路，如果不启程，你永远无法揭晓远方的神秘。 我们踮起脚尖，是想离太阳更近一点儿；我们努力奔跑，是想到达远方欣赏最美的风景。 我们都在努力奔跑，我们都是追梦人！没有伞的时候，学会为自己撑伞；没有靠山的时候，学会自己屹立成一座伟岸的山！ 远方有多远？多久能达到？勇敢往前冲的人，全世界都会向他微笑。相信，只要启程，哪怕会走许多弯路，也会有到达的那一天。
相似三角形----射影定理的推广及应用 射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理，尽管义务教材中没有列入，但在几何证明及计算中应用很广泛，若能很好地掌握并灵活地运用它，常可取到事半功倍的效果。一般地，若将定理中的直角三角形条件非直角化，亦可得到类似的结论，而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路，熟练地掌握并巧妙地运用，定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时，“柳暗花明又一村”地迎刃而解。 一、射影定理 射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项；且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。 如图（1） : R t^ABC中，若CD为高， 贝U有C D 2=BD? AD、 BC 2=BD ?AB或 AC 2 =AD ?AB。 二、变式推广 1 ?逆用如图（1）:若AABC中，CD为高，且有DC 2 =BD? AD或AC 2 =AD ?AB或BC 2 = BD ?AB，则有ZDCB = ZA或/ACD = /B，均可等到AABC为 直角三角形。 2 ?—般化，若AABC不为直角三角形，当点D满足一定条件时，类似地仍有部分结论成立。（后文简称：射影定理变式（2）） 如图（2） : △ABC中，D 为AB上一点，若ZCDB = ZACB，或/DC B = ZA，则有△CDBs^ACB，可得B C 2 =BD?AB ;反之，若AABC 中， D为AB上一点，且有BC 2 =BD ?AB，则有△CDBs^ACB，可得到/CD B=/ACB，或/DCB=/Ao 三、应用 例1 如图（3）,已知：等腰三角形ABC中，AB = AC,高AD、BE交于点H, 求证：4DH ?DA=BC 2 分析：易证/BAD = /CAD =90°-/C = /HBD，联想到射影定理变式（2）,可得BD 2 =DH ?DA，又BC=2BD，故有结论成立。 （证明略） 例2 如图（4）:已知OO中，D为弧AC中点，过点D的弦BD被弦AC分为4和12 两部分，求DC。 分析：易得到/DBC = /ABD = /DCE, 满足射影定理变式（2）的条件，故有CD 2 =DE ?DB,
第3章勾股定理知识结构： 勾股定理1.勾股定理 （1）直角三角形中两直角边的平方和等于斜边的平方 （2）勾股定理的验证-------用拼图法,借助面积不变的关系来证明 （3）应用 1.在直角三角形中已知两边求第三边 2.在直角三角形中已知两边求第三边上的高 2.勾股定理 的逆定理 （1）如果三角形的三边长a,b,c满足a2+b2=c2,那么这个三角形是直角 三角形 （2）勾股数 1.满足a2+b2=c2的三个正整数a,b,c称为 勾股数 2.常见的勾股数 （1）3,4,5 （2）5,12,13 （3）8,15,17 3.应用 （1）勾股定理的简单应用 求几何体表面上两点间的最短距离 解决实际应用问题 （2）勾股定理逆定理的应用---------判定某个三角形是否为直角三角
形 勾股定理 一、求网格中图形的面积 求网格中图形的面积，通常用两种方法：“割”或“补”。 二、勾股定理 直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。 拓展延伸：（1）勾股定理揭示的是直角三角形的三边关系，所以必须注意“在直角三角形中”这一前提。 （2）勾股定理主要用于求线段的长度，因此，遇到求线段的长度问题时，首先想到的是把所求线段转化为某一直角三角形的边，然后利用勾股定理求解。 三、勾股定理的验证 运用拼图的方式，利用两种不同的方法计算同一个图形的面积来验证勾股定理。 勾股定理的逆定理 一、勾股定理的逆定理 如果三角形的三边长分别为a,b,c且a2+b2=c2,那么这个三角形是直角三角形。 注意：（1）还没确定一个三角形是否为直角三角形时，不能说“斜边”“直角边”。 （2）不是所有的c都是斜边，要根据题意具体分析。当满足a2+b2=c2时，c是斜边，它所对的角是直角。 勾股定理与勾股定理的逆定理之间既有区别，又有联系，如下表所示：
第三章 函数极限 教学目的： 1.使学生牢固地建立起函数极限的一般概念，掌握函数极限的基本性质； 2.理解并运用海涅定理与柯西准则判定某些函数极限的存在性； 3.掌握两个重要极限 和 ，并能熟练运用； 4.理解无穷小（大）量及其阶的概念，会利用它们求某些函数的极限。 教学重（难）点： 本章的重点是函数极限的概念、性质及其计算；难点是海涅定理与柯西准则的应用。 教学时数：14学时 § 1 函数极限概念 （2学时） 教学目的：使学生建立起函数极限的准确概念；会用函数极限的定义证明函数极限等有关命题。 教学要求：使学生逐步建立起函数极限的δε-定义的清晰概念。会应用函数极限的δε-定义证明函数的有关命题，并能运用δε-语言正确表述函数不以某实数为极限等相应陈述。 教学重点：函数极限的概念。 教学难点：函数极限的δε-定义及其应用。 一、 复习：数列极限的概念、性质等 二、 讲授新课： （一） 时函数的极限：
以时和为例引入. 的直观意义. 介绍符号: 的意义, 定义 ( 和 . ) 几何意义介绍邻域 其中为充分大的正数．然后用这些邻域语言介绍几何意义． 例1 验证 例2 验证 例3 验证 证…… 时函数的极限： （二） 由考虑时的极限引入. 定义函数极限的“”定义. 几何意义. 用定义验证函数极限的基本思路.
例4 验证 例5验证 例6 验证 证由= 为使需有 为使需有 于是, 倘限制 , 就有 例7 验证 例8 验证 ( 类似有 （三）单侧极限: 1．定义：单侧极限的定义及记法. 几何意义: 介绍半邻域
然后介绍等的几何意义. 例9 验证 证考虑使的 2.单侧极限与双侧极限的关系: Th 类似有: 例10 证明: 极限不存在. 例11 设函数 在点的某邻域内单调. 若存在, 则有 = §2 函数极限的性质（2学时） 教学目的：使学生掌握函数极限的基本性质。 教学要求：掌握函数极限的基本性质：唯一性、局部保号性、不等式性质以及有理运算性等。 教学重点：函数极限的性质及其计算。 教学难点：函数极限性质证明及其应用。 教学方法：讲练结合。 一、组织教学：
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 ab c ab b a 2 142 142 2 2 ? +=? ++， 整理得 2 2 2 c b a =+. 【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ab 2 1. 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. ∵ Rt ΔHAE ≌ Rt ΔEBF , ∴ ∠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c 2. ∵ Rt ΔGDH ≌ Rt ΔHAE , ∴ ∠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() 2 b a +. ∴ () 2 2 2 14c ab b a +? =+. ∴ 2 2 2 c b a =+. D G C F A H E B a b c a b c a b c a b c b a b a b a b a c b a c b a c b a c b a c b a c b a
浅谈数学分析中的数学思想 李静 赤峰学院 10级 数学与统计学院 数学与应用数学2班 10041100332 摘要: 在学习数学分析中，首先接触到的就是关于数学名词的概念问题，那么毫无疑问，深入了解概念是学习掌握数学分析的第一要务；在掌握了概念之后，接下来就是运算能力以及对数学符号的熟识程度；然后就是在学习过程中及做题中学习实践的做题技巧，这就逐渐形成了数学思想方法。 数学知识中蕴含的思想方法是极其丰富的,尤其是隐藏于数学知识背后的数学思想的价值不可忽视.本文对数学分析内容中的函数思想、极限思想、连续思想、数形结合思想、化归思想进行初步的分析. 关键词: 数学分析; 数学思想; 分析 一、函数思想 函数概念和函数思想的提出和运用,使得变量数学诞生了,常量数学发展到变量数学,函数思想起了决定性作用.函数是数学分析的研究对象.函数思想就是运用函数的观点,把常量视作变量、化静为动、化离散为连续,将待解决的问题转化为函数问题,运用函数的性质加以解决的一种思想方法.在数学分析中,我们通常用来解决不等式的证明、方程根的存在性与个数、级数问题、数列极限等. 例1 证明 当0x >时,()2 ln 12 x x x -<+. 分析 这是一个不等式证明问题,直接证明有一定难度,但是将此问题转化为函数问题的单调性,即可解决问题. 证明 构造辅助函数()f x =()2ln 12x x x +-+,则()f x '=111x x -++,可证当0x > 时,()0f x '>,因此单调递增.又因为()00f =,所以当0x >时, ()()00f x f >=,即原不等式成立. 例2 判断() ()1ln 111 n n n n ∞=+-+∑的敛散性. 分析 这是一个级数问题,该级数为交错级数.从函数的观点出发,化离散为连续,转化为函数问题,运用函数的性质,从而解决问题. 解 该级数为交错级数,由莱布尼兹判别法知,要判断其敛散性,只需判断通项的绝对值
【】（） 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 ab c ab b a 21 4214222?+=?++， 整理得 222c b a =+. 【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ab 21. 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. ∵ Rt ΔHA E ≌ R t ΔEBF,
∴∠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()2b a+. ∴()2 2 2 1 4c ab b a+ ? = + . ∴2 2 2c b a= +. 【证法3】（赵爽证明） 以a、b 为直角边（b>a），以c为斜边作四个全等直角三角形，则每个直角 三角形的面积等于 ab 2 1 . 把这四个直角三角形拼成如图所示形状. ∵ RtΔDAH ≌ RtΔABE, ∴∠HDA = ∠EAB.
勾股定理逆定理八种证 明方法 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
证法1 作四个的直角三角形，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°，
勾股定理五种证明方法 【证法1】 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 ab c ab b a 214214222?+=?++， 整理得 222c b a =+. 【 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ab 21. 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. ∵ Rt ΔHAE ≌ Rt ΔEBF, ∴ ∠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. ∵ Rt ΔGDH ≌ Rt ΔHAE, ∴ ∠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()2b a +. ∴ ()2 2214c ab b a +?=+. ∴ 222c b a =+. 【证法3】（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
*欧阳光明*创编 2021.03.07 相似三角形------射影定理的推广及应用 欧阳光明（2021.03.07） 射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理，尽管义务教材中没有列入，但在几何证明及计算中应用很广泛，若能很好地掌握并灵活地运用它，常可取到事半功倍的效果。一般地，若将定理中的直角三角形条件非直角化，亦可得到类似的结论，而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路，熟练地掌握并巧妙地运用，定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时，“柳暗花明又一村”地迎刃而解。 一、射影定理 射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项；且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。 如图（１）：Ｒt△ＡＢＣ中，若ＣＤ为高， 则有ＣD２＝ＢＤ?AD、 ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ或 ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ。 二、变式推广 １．逆用如图（１）：若△ＡＢＣ中，ＣＤ为 高，且有ＤＣ２＝ＢＤ?ＡＤ或ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ或ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ，则有∠ＤＣＢ＝∠Ａ或∠ＡＣＤ＝∠Ｂ，均可等到△ＡＢＣ为直角三角形。 ２．一般化，若△ＡＢＣ不为直角三角形，当点Ｄ满足一定条件时，类似地仍有部分结论成立。（后文简称：射影定理变式（2）） 如图（２）：△ＡＢＣ中，D为ＡＢ上一点，若 ∠ＣＤＢ＝∠ＡＣＢ，或∠ＤＣＢ＝∠Ａ，则有△ＣＤ Ｂ∽△ＡＣＢ，可得ＢＣ２＝ＢＤ?AB；反之，若△Ａ ＢＣ中，Ｄ为ＡＢ上一点，且有ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ， 则有△ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可得到∠ＣＤＢ＝∠ＡＣＢ，或∠ＤＣ
Ｂ＝∠Ａ。 三、应用 例１ 如图（３），已知：等腰三角形ＡＢＣ中，ＡＢ＝ＡＣ，高ＡＤ、ＢＥ交于点Ｈ，求证：４ＤＨ?ＤＡ＝ＢＣ ２ 分析： 易证∠ＢＡＤ＝∠ＣＡＤ=900-∠C ＝∠HBD ，联想到射影定理变式（2），可得ＢＤ２＝ＤＨ?ＤＡ，又ＢＣ＝ ２ＢＤ，故有结论成立。 （证明略） 例２ 如图（４）：已知⊙Ｏ中，Ｄ为弧ＡＣ中点，过点Ｄ的弦ＢＤ被弦ＡＣ分为４和１２两部分， 求ＤＣ。 分析：易得到∠ＤＢＣ＝∠ＡＢＤ＝∠ＤＣＥ，满足射影定理变式（2）的条件，故有ＣＤ２ ＝ＤＥ?ＤＢ，易求得ＤＣ＝８ (解略) 例3 已知：如图（5），△ＡＢＣ中，ＡＤ平分∠ＢＡ Ｃ，ＡＤ的垂直平分线交ＡＢ于点Ｅ，交ＡＤ于点Ｈ，交ＡＣ于点Ｇ，交ＢＣ的延长线于点Ｆ， 求证：ＤＦ２＝ＣＦ?ＢＦ。 证明：连ＡＦ， ∵ＦＨ垂直平分 ＡＤ， ∴ＦＡ＝ＦＤ， ∠ＦＡＤ＝∠ＦＤＡ， ∵ＡＤ平分∠ＢＡＣ，∴∠ＣＡＤ＝∠ＢＡ Ｄ， ∴∠ＦＡＤ－∠ＣＡＤ＝∠ＦＤＡ－∠ＢＡ Ｄ， ∵∠Ｂ＝∠ＦＤＡ－∠ＢＡＤ， ∴∠ＦＡＣ＝∠Ｂ，又∠ＡＦC 公共， ∴△ＡＦＣ∽△ＢＦＡ，∴ＢＦＡＦ＝ＡＦC Ｆ ， ∴ＡＦ２＝ＣＦ?ＢＦ，∴ＤＦ２ ＝ＣＦ?ＢＦ。
2 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 证法 2】（邹元治证明） ∵ Rt ΔHAE ≌ Rt ΔEBF, ∴ ∠AHE = ∠ BEF. ∵ ∠AEH + ∠AHE = 90o, ∴ ∠AEH + ∠BEF = 90o. ∴ ∠HEF = 180 o ― 90o= 90 o. ∴ 四边形 EFGH 是一个边长为 c 的 正方形 . 它的 面积等于 c 2. ∵ Rt Δ GDH ≌ Rt ΔHAE, ∴ ∠HGD = ∠EHA. ∵ ∠HGD + ∠GHD = 90o, ∴ ∠EHA + ∠GHD = 90o. 又∵ ∠GHE = 90o, ∴ ∠DHA = 90o+ 90o= 180 o. ∴ ABCD 是一个边长为 a + b 的正方形，它的面积 等于 ∠HEF = 90 o. EFGH 是一个边长为 b ―a 的正方形，它的面积等于 1 ab 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 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， 把这四个直角三 C 、G 、D 三点在一条直线上 b 2 4 12 ab c 2 4 1 ab 2 整理得 c 2 1 4 ab 2 c 2 a 2 b 2 c 2 【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 1ab 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 ∵ Rt Δ DAH ≌ Rt ΔABE, ∴ ∠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 c 2. ∵ EF = FG =GH =HE = b ― a , ba
【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 a^2+b^2+4*(ab/2)=c^2+4*(ab/2)， 整理得到：a^2+b^2=c^2。 【证法2】 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 ab/2.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c^2. ∵ 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(a+b)^2. ∴(a+b)^2=c^2+4*(ab/2)，∴ a^2+b^2=c^2。
【证法3】 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ab/2. 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c^2. ∵ 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(b-a)^2. ∴(b-a)^2+4*(ab/2)=c^2，∴ a^2+b^2=c^2。 【证法4】 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ab/2. 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.
v1.0 可编辑可修改 【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 ab c ab b a 21 4214222?+=?++， 整理得 222c b a =+. 【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ab 21. 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. ∵ Rt ΔHAE ≌ Rt ΔEBF, ∴ ∠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c 2.
v1.0 可编辑可修改 ∴∠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()2b a+. ∴()2 2 2 1 4c ab b a+ ? = + . ∴2 2 2c b a= +. 【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 ab 2 1 . 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()2a b-. ∴ ()2 2 2 1 4c a b ab= - + ? .
天津师范大学津沽学院2015届本科毕业论文（设计）选题审批表 学生姓名顾鹏飞学号13583115 指导教师张筱玮职称教授所选题目名称：勾股定理的证明方法及应用研究 选题性质：（）A.理论研究（√）B.应用研究（）C.应用理论研究 选题的目的和理论、实践意义： 勾股定理是几何中几个重要定理之一，它揭示的是直角三角形中三边的数量关系。 它在数学的发展中起过重要的作用，在现时世界中也有着广泛的作用。学生通过对勾股定理的学习，可以在原有的基础上对直角三角形有进一步的认识和理解。为以后学习三角函数奠定基础。 勾股定理现约有500种证明方法，是数学定理中证明方法最多的定理之一。勾股定理是人类早期发现并证明的重要数学定理之一，用代数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。“勾三，股四，弦五”是勾股定理的一个最著名的例子。 勾股定理作为一个被人类早期发现并证明的重要数学定理之一，对数学的发展产生了不可小视的影响。勾股定理使人们以代数的思想与概念来解决几何问题，正是“数形结合”思想的体现，这样的思想角度是十分重要的。同时，勾股定理的发现推动了人类对数学几何更深的探索；通过勾股定理，我们可以推导出许多其它真命题与定理，这大大地方便了我们对几何问题的解决，也使数学的发展迈出了一大步。[12]更为重要的是，其后 希帕索斯根据勾股定理发现了第一个无理数（ 2），导致第一次数学危机。 指导教师意见： 签字：年月日系领导小组意见： 签字：年月日备注：
天津师范大学津沽学院2015届本科毕业论文（设计）开题 报告 系别：理学系专业：数学与应用数学 论文题目勾股定理的证明方法及应用研究 指导教师张筱玮职称教授学生姓名顾鹏飞学号13583115 一、研究目的（选题的意义和预期应用价值） 勾股定理是几何中几个重要定理之一，它揭示的是直角三角形中三边的数量关系。它在数学的发展中起过重要的作用，在现时世界中也有着广泛的作用。学生通过对勾股定理的学习，可以在原有的基础上对直角三角形有进一步的认识和理解。为以后学习三角函数奠定基础， 勾股定理作为一个被人类早期发现并证明的重要数学定理之一，对数学的发展产生了不可小视的影响。勾股定理使人们以代数的思想与概念来解决几何问题，正是“数形结合”思想的体现，这样的思想角度是十分重要的。同时，勾股定理的发现推动了人类对数学几何更深的探索；通过勾股定理，我们可以推导出许多其它真命题与定理，这大大地方便了我们对几何问题的解决，也使数学的发展迈出了一大步。[12]更为重要的是，其后希帕索斯根据勾股定 理发现了第一个无理数（ 2），导致第一次数学危机。 二、与本课题相关的国内外研究现状，预计可能有所突破和创新的方面（文献综述） 中国：公元前十一世纪，周朝数学家商高就提出“勾三、股四、弦五”。《周髀算经》中记录着商高同周公的一段对话。商高说：“…故折矩，勾广三，股修四，经隅五。”意为：当直角三角形的两条直角边分别为3（勾）和4（股）时，径隅（弦）则为5。以后人们就简单地把这个事实说成“勾三股四弦五”，根据该典故称勾股定理为商高定理。 公元三世纪，三国时代的赵爽对《周髀算经》内的勾股定理作出了详细注释，记录于《九章算术》中“勾股各自乘，并而开方除之，即弦”，赵爽创制了一幅“勾股圆方图”，用形数结合得到方法，给出了勾股定理的详细证明。后刘徽在刘徽注中亦证明了勾股定理。 在中国清朝末年，数学家华蘅芳提出了二十多种对于勾股定理证法。 外国：在公元前约三千年的古巴比伦人就知道和应用勾股定理，他们还知道许多勾股数组。美国哥伦比亚大学图书馆内收藏着一块编号为“普林顿322”的古巴比伦泥板，上面就记载了很多勾股数。古埃及人在建筑宏伟的金字塔和测量尼罗河泛滥后的土地时，也应用过勾股定理。 公元前六世纪，希腊数学家毕达哥拉斯证明了勾股定理，因而西方人都习惯地称这个定理为毕达哥拉斯定理。
《勾股定理》证明解答题练习 1、在ABC ?中，AC AB =，D 为BC 边上任一点，求证：DC BD AD AB ?=-2 2 2、已知：如图，在ABC Rt ?中，ο 90=∠C ，D 是AC 的中点，AB ED ⊥于E 求证：（1）2 2 2 43BD BC AB =+ （2）2 2 2 BC AE BE =- 3、如图，在ABC ?中，ο 90=∠C ，13=AB ，12=BC ，BC BD 2 1 = （1）AD 的长. （2）ABD ?的面积. 4、求边长为a 的等边三角形的高和面积 2 5、如图，有一个直角三角形纸片，两直角边AC=6cm ，BC=8cm ，现将直角边AC 沿直线AD 折叠， 3 使它落在斜边AB 上，且与AE 重合，你能求出CD 的长吗？ B C A C B B C
6、若△ABC的三边a、b、c满足条件a2＋b2＋c2＋338＝10a＋24b＋26c，试判断△ABC的形状. 7、已知：如图， ABC中，AB=AC=10，BC=16，点D在BC上，DA⊥CA于A。 求：BD的长。（8分） 8、甲、乙两船同时从港口A出发，甲船一12海里/时的速度向北偏东35°航行，乙船向南偏东55°航行。2小时后，甲船到达C岛，乙船到达B岛，若C、B两船相距40海里，问乙船的速度是每小时多少海里？9．如图所示，四边形ABCD中，AB=4，BC=3，AD=13，CD=12，∠B=90°，?求该四边形的面积． B C A D 10．如图，王大爷准备建一个蔬菜大棚，棚宽8m，高6m，长20m，棚的斜面用塑料薄膜遮盖，不计墙的厚度，请计算阳光透过的最大面积. 11．如图，某购物中心在会十.一间准备将高5 m,长13m，宽2m的楼道上铺地毯,已知地毯每平方米18元，请你帮助计算一下，铺完这个楼道至少需要多少元钱? 5m 13m 8m 20m
2017中考射影定理及 其运用 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
相似三角形------射影定理的推广及应用 射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理，尽管义务教材中没有列入，但在几何证明及计算中应用很广泛，若能很好地掌握并灵活地运用它，常可取到事半功倍的效果。一般地，若将定理中的直角三角形条件非直角化，亦可得到类似的结论，而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路，熟练地掌握并巧妙地运用，定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时，“柳暗花明又一村”地迎刃而解。 一、射影定理 射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项；且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。 如图（１）：Ｒt△ＡＢＣ中，若ＣＤ为高， 则有ＣD２＝ＢＤ?AD、 ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ或 ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ。 二、变式推广 １．逆用如图（１）：若△ＡＢＣ中，ＣＤ为高，且有Ｄ Ｃ２＝ＢＤ?ＡＤ或ＡＣ２＝ＡＤ?ＡＢ或ＢＣ２＝ＢＤ?ＡＢ，则有∠ＤＣＢ＝∠Ａ或∠ＡＣＤ＝∠Ｂ，均可等到△ＡＢＣ为直角三角形。 ２．一般化，若△ＡＢＣ不为直角三角形，当点Ｄ满足一定条件时，类似地仍有部分结论成立。（后文简称：射影定理变式（2）） 如图（２）：△ＡＢＣ中，D为ＡＢ上一点，若∠ＣＤＢ＝∠ＡＣ Ｂ，或∠ＤＣＢ＝∠Ａ，则有△ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可得ＢＣ２＝ＢＤ? AB；反之，若△ＡＢＣ中，Ｄ为ＡＢ上一点，且有ＢＣ２＝ＢＤ?Ａ Ｂ，则有△ＣＤＢ∽△ＡＣＢ，可得到∠ＣＤＢ＝∠ＡＣＢ，或∠ＤＣＢ＝ ∠Ａ。 三、应用 例１如图（３），已知：等腰三角形ＡＢＣ中，ＡＢ＝ＡＣ，高ＡＤ、 ＢＥ交于点Ｈ，求证：４ＤＨ?ＤＡ＝ＢＣ２ 分析：易证∠ＢＡＤ＝∠ＣＡＤ=900-∠C＝∠HBD，联想到射影定理变式 （2），可得ＢＤ２＝ＤＨ?ＤＡ，又ＢＣ＝２ＢＤ，故有结论成立。