勾股定理 典型例题

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例1 如果一个直角三角形的两条边长分别是6cm和8cm,那么这个三角形的周长和面积分别是多少?

思路与技巧 这里知道了直角三角形的两条边的长度,应用勾股定理可求出第三条边的长度,再求周长.但题中未指明已知的两条边是两条直角边还是一直角边一斜边,因此要分两种情况讨论.

解答 分两种情况:

(1)当两条直角边是6cm和8cm时,根据勾股定理得

斜边长cm108622

所以周长=6+8+10=24(cm)

面积2248621cm

(2)当斜边为8cm,一直角边为6cm(斜边大于直角边)时,

根据勾股定理得

另一直角边cm726822

所以周长cm72147286

面积27667221cm

例2 如图19—11是一只圆柱形的封闭易拉罐,它的底面半径为4cm,高为15cm,问易拉罐内可放的搅拌棒(直线型)最长可以是多长?

思路与技巧 搅拌棒在易拉罐中的位置可以有多种情形,如图中的BA1、BA2,但它们都不是最长的,根据实际经验,当搅拌棒的一个端点在B点,另一个端点在A点时最长,此时可以把线段AB放在Rt△ABC中,其中BC为底面直径.

解答 如图19—11,当搅拌棒在AB位置时最长,过B画底面直径BC,则在Rt△ABC中, AC=15cm, BC=4×2=8cm

根据勾股定理得

cmBCACAB178152222

所以可放的最长搅拌棒为17cm.

例3 已知直角三角形的一直角边为9,另两边的长为整数,求三角形的周长.

思路与技巧 根据勾股定理,知道直角三角形一直角边可以得出斜边和另一直角边之间的关系,再由这两边的长为整数可以推出两边的长,当然这里不需要分别求出,只要求出另两边的和就可以了.

解答 设斜边为c,另一直角边为a,由勾股定理得2229ac.

即(c+a)(c-a)=81.

又因为c、a为正整数,所以c+a,c-a也是正整数,且c+a>c-a.

因为81=81×l=27×3

所以c+a=81或c+a=27(c-a=1或c-a=3)

所以a+b+c=81+9=90或27+9=36.

即三角形的周长为90或36.

例4 已知单位长度为“1”,画一条线段,使它的长为29.

思路与技巧 29是无理数,用以前的方法不易准确画出表示长为29的线段,但由勾股定理可知,两直角边分别为5、2的直角三角形的斜边长为292522.

解答 画直角三角形ABC,使∠ACB=90°,AC=2(单位长度),BC=5(单位长度).则29AB(单位长度).如图19—12.

例5 小明想知道学校旗杆的高,他发现旗杆上的绳子垂到地面还多了lm,当他把绳子的下端拉开5m后,发现下端刚好接触地面,求旗杆的高.

思路与技巧 由题意可知绳子比旗杆多lm,把下端拉开5m后,下端刚好接触地面,这时,旗杆AB、绳子AC、旗杆底点B与绳接触地面的点C所连结的线段BC构成直角三角形.如图19—13如果设旗杆AB=xm,则绳长AC=(x+1)m.

解答 设旗杆高为xm,则绳子长(x+1)m在Rt△ABC中,AB=x,AC=x+l,BC=5根据勾股定理得

222BCABAC

即22251xx

mx12

所以旗杆的高度为12m.

例6 如图19—14,已知CB=9,AB=17,AC=10,AD⊥BC于D.求AD的长.

思路与技巧 无论把AD放在直角△ADC还是在直角△ADB中,都不易直接利用勾股定理计算AD,必须先求出CD的长才能解决问题,要求CD的长,可设CD=x,设法找到关于x的方程,通过解方程的方法求出未知的CD长.题中的AD可作为“桥梁”列出方程.

解答 如图19—14,设CD=x,在直角△ADC中,

2222210xCDACAD

在直角△ABD中, 22222917xBDABAD

所以222291710xx

解x=6

所以861022AD.

例7 如图19—15分别以直角三角形的三边为边长向外作正三角形,试探索三个正三角形面积间的关系.

思路与技巧 首先应探索出正三角形的面积与正三角形的边长之间的关系,然后可设出

解答 设正三角形DEF的边长为m,如图19—16.过D作DH⊥EF于H,则2mEH(三线合一).在直角△DEH中,mmmDH23222.所以

2432321mmmSDEF.即等边三角形的面积等于43边长的平方.

因此可设直角△ABC的三边AB=c,AC=b,BC=a

所以243b、243c、243a.

又因为a,b,c为直角三角形的三边,故222cba 所以

例8 如图19—17是一只长方形的火柴盒ABCD,把它推倒后到DCBA的位置,试用这一图形的变化探索勾股定理的正确性.

思路与技巧 火柴盒由ABCD的位置推倒后到DCBA的位置,可以看做是长方形ABCD绕A点逆时针旋转90°后到达DCBA的,所以90CCA,如图19—17.

解答 设火柴盒ABCD的两边长分别为a与b,对角线长为c,推倒后的火柴盒是DCBA.

一方面,直角梯形DCBC,的面积2222121babaabba

另一方面,直角梯形DCBC又是由两个完全相同的三角形(ADCABC与)和一个等腰直角三角形CCA组成的,所以该直角梯形的面积又等于

22221212121cabcabab

两相比较,可得222cba.