勾股定理证明之新探
- 格式:doc
- 大小:99.00 KB
- 文档页数:2
探究:关于勾股定理的证明的那点事在我国,把直角三角形的两直角边的平方和等于斜边的平方这一特性叫做勾股定理或勾股弦定理,这个定理在中国又称为“商高定理”,在外国称为“毕达哥拉斯定理”(Pythagoras Theorem)。
数学公式中常写作a2+b2=c2勾股定理(又称商高定理,毕达哥拉斯定理)是一个基本的几何定理,早在中国商代就由商高发现。
据说毕达哥拉斯发现了这个定理后,即斩了百头牛作庆祝,因此又称“百牛定理”。
勾股定理指出:直角三角形两直角边(即“勾”“股”)边长平方和等于斜边(即“弦”)边长的平方。
也就是说,设直角三角形两直角边为a和b,斜边为c,那么a^2+b^2=c^2 (为了编辑省时,以下“a2”用“a^2”代替)勾股定理现发现约有500种证明方法,是数学定理中证明方法最多的定理之一。
勾股定理其实是余弦定理的一种特殊形式。
我国古代著名数学家商高说:“若勾三,股四,则弦五。
”它被记录在了《九章算术》中。
勾股数组满足勾股定理方程a^2+b^2=c^2的正整数组(a,b,c)。
例如(3,4,5)就是一组勾股数组。
由于方程中含有3个未知数,故勾股数组有无数多组。
勾股数组的通式:a=m^2-n^2b=2mnc=m^2+n^2(m>n,m,n为正整数)推广1、如果将直角三角形的斜边看作二维平面上的向量,将两直角边看作在平面直角坐标系坐标轴上的投影,则可以从另一个角度考察勾股定理的意义。
即,向量长度的平方等于它在其所在空间一组正交基上投影长度的平方之和。
2、勾股定理是余弦定理的特殊情况。
勾股定理定理如果直角三角形两直角边分别为a,b,斜边为c,那么a^2+b^ 2=c^2;;即直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。
古埃及人利用打结作Rt如果三角形的三条边a,b,c满足a^2+b^2=c^2;,还有变形公式:A B=根号(AC^2+BC^2),如:一条直角边是3,另一条直角边是4,斜边就是3×3+4×4=x×x,x=5。
勾股定理的发现及证明勾股定理是数学史上一颗璀璨的明珠,是人类最伟大的十个科学发现之一,被称为“几何学的基石”。
千百年来,人们对它的证明颇感兴趣,给后代留下了众多神奇的传说。
一、勾股定理的发现相传4000多年前,大禹曾在治理洪水的过程中,利用勾股定理来测量两地的地势差,在3000多年以前,中国人已经知道用边长为3,4,5的直角三角形进行测量,勾股定理的叙述最早见于《周髀算经》(成书不晚于公元前2世纪的西汉时期),书中记载,周公问商高,天有没有台阶可以上去,地又不能用尺子去度量,,请问,怎么知道它们的高低长短呢?(周公与商高约是公元前11世纪左右的人)商高答:数是根据圆和方的道理得来的,圆从方得来,方又从矩得来,矩乃是从数学计算得来的。
以为“勾广三,股修四,径隅五”以上史实表明,商高在当时已经知道特殊情形下的勾股定理。
那么,”什么是“勾、股”呢?在中国古代,人们把弯曲成直角的手臂的上半部分称为“勾”,下半部分称为“股”。
商高那段话的意思就是说:当直角三角形的两条直角边分别为3(短边)和4(长边)时,径隅(就是弦)则为5。
以后人们就简单地把它说成“勾三股四弦五”。
由此可见我国古代劳动人民的聪明智慧。
勾股定理在外国称为“毕达哥拉斯定理”。
为什么一个定理有这么多名称呢?毕达哥拉斯是古希腊数学家,他是公元前五世纪的人,比商高晚出生五百多年。
毕达哥拉斯有次应邀参加一次餐会,这位主人的餐厅铺着是正方形美丽的大理石地砖,由于大餐迟迟不上桌,一些饥肠辘辘的贵宾颇有不满;但这位善于观察的毕达哥拉斯却凝视脚下这些排列规则、美丽的方形图案,毕达哥拉斯不只是欣赏地砖的美丽,而是想到它们和“数”之间的关系,经过思考,发现了这个定理。
后人就以毕达哥拉斯的名字命名“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”。
二、勾股定理的证明方法古今勾股定理的证明方法很多,到目前为止,大概有400多种,在这里仅举几个比较经典的证明方法。
勾股定理的证明方法欧几里得证法针对小学生的文章《神奇的勾股定理欧几里得证法》小朋友们,今天我们要一起来探索一个超级神奇的数学定理——勾股定理!特别是它的欧几里得证法哦。
比如说,我们有一个直角三角形,两条直角边分别是 3 和 4,斜边是 5。
那为什么 3 的平方加上 4 的平方就等于 5 的平方呢?欧几里得爷爷就想出了一个聪明的办法来证明。
他就像一个聪明的魔术师,用一些巧妙的图形和推理,让我们一下子就明白了这个道理。
想象一下,我们有两个一样的直角三角形,把它们拼在一起,就会出现一个新的图形。
通过这个新图形,我们就能清楚地看到勾股定理是怎么回事啦!是不是很有趣呢?小朋友们,数学的世界就像一个大大的魔法乐园,勾股定理就是其中一颗闪亮的星星,让我们一起去发现更多的奇妙吧!《一起来了解勾股定理的欧几里得证法》小朋友们,你们知道吗?在数学的王国里,有一个非常重要的定理,叫做勾股定理。
而欧几里得爷爷有一种特别厉害的方法来证明它。
咱们先来讲个小故事。
有一天,小明在纸上画了一个直角三角形,两条直角边分别是 2 和 3,他想知道斜边是多少。
这时候,欧几里得爷爷的方法就派上用场啦!欧几里得爷爷说,我们可以通过一些巧妙的图形变换来找到答案。
就好像是在玩拼图游戏一样。
比如说,我们把四个这样的直角三角形拼在一起,就能得到一个大正方形。
然后通过计算这个大正方形的面积,就能算出斜边的长度啦!小朋友们,快来和我一起探索这个神奇的数学世界吧!《有趣的勾股定理欧几里得证法》亲爱的小朋友们,今天我们要讲一个有趣的数学知识——勾股定理的欧几里得证法。
假设我们有一块大大的三角形蛋糕,它是直角三角形哦,两条直角边分别是 1 和 2。
那怎么知道斜边有多长呢?这时候,欧几里得爷爷就来帮忙啦!他告诉我们,可以用一些特别的方法来算。
他让我们想象把这个三角形蛋糕切成几块,然后重新拼起来。
拼完之后,我们就能发现其中的秘密,知道勾股定理是怎么回事啦!小朋友们,是不是觉得很神奇?让我们一起在数学的海洋里快乐地玩耍吧!《欧几里得证法与勾股定理》小朋友们好呀!今天我们来聊聊勾股定理,特别是欧几里得爷爷的证明方法。
勾股定理几种证明方法的探索与思考摘要本文讨论了勾股定理的几种证明方法和勾股定理的一些应用。
Abstract In this paper, we discuss several methods of proof about Pythagorean proposition and applications of Pythagorean proposition.关键词勾股定理,证明,演绎法Key words Pythagorean proposition ,proof ,deductive method引言2002年8月第24届国际数学大会在北京召开,这是从国际数学大会举行以来首次在我国召开,说明了中国的数学在国际上的地位。
在本次大会上,随处都能看到一个旋转的纸风车,它就是这次大会的标志。
这个图形是根据赵爽《周脾算经注》中的“弦图一”为模板进行设计[1]的。
这个图案的设计充分说明了勾股定理在数学中的地位。
对于勾股定理的由来,各国各民族都有不同的文字记载,但中华民族是最早发现勾股定理的民族之一。
勾股定理是一坛千年佳酿,另人陶醉神往。
它以其简洁,优美的形式,丰富深刻的内容,展现了自然界的和谐与唯美。
1. 勾股定理的证明勾股定理是数学中一条有名的定理,它是几何学的基础知识,在《基础几何学》[2]中对它进行了详细的介绍。
目前勾股定理的证明方法已有500多种,每种证明方法大都把几何知识与代数知识相结合,充分体现了数形结合思想的魅力,转化思想的巧妙。
1.1拼图法 拼图是数学中经常遇到的,它能充分体现出实践的作用,。
下面我们就用拼图的方法来证明勾股定理。
1.1.1拼法一:用四个相同的直角三角形(直角边长分别为a 、b ,斜边长为c ),把他们拼成一图.如图(1)在图1中,可以用两种方法把正方形ABCD 的面积表示出来, 即:(1) 2()s a b =+ (2) 2142s c ab =+⨯由此可得:221()42a b c ab +=+⨯ 化简后即为:222a b c +=1.1.2拼法二 :用四个完全相同的直角三角形(直角边长分别为a,b,斜边长为c ),如图2正方形ABCD 的面积也能用两种方法表示出来,即:(1)2s c = (2)21()42s a b ab =-+⨯由(1)(2)得 221()42c a b ab =-+⨯化简后可得到:222c a b =+不难发现拼法一与拼法二都是用四个直角三角形。
《探索勾股定理》说课稿尊敬的各位评委、老师:大家好!今天我说课的题目是《探索勾股定理》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“勾股定理”是初中数学中的重要定理之一,它揭示了直角三角形三边之间的数量关系。
本节课是在学生已经学习了直角三角形的相关知识的基础上进行的,通过对勾股定理的探索和证明,不仅可以加深学生对直角三角形的认识,还能为后续学习解直角三角形等内容奠定基础。
本节课的教材内容注重引导学生通过观察、猜想、验证等活动,自主探究勾股定理的形成过程,培养学生的数学思维能力和创新意识。
二、学情分析在知识方面,学生已经掌握了直角三角形的基本性质,如直角三角形的两个锐角互余等,但对于直角三角形三边之间的数量关系还没有深入的了解。
在能力方面,学生具备一定的观察、分析和归纳能力,但在逻辑推理和证明方面还需要进一步的培养和提高。
在心理特点方面,初中生具有较强的好奇心和求知欲,喜欢动手操作和探索新知识,但在学习过程中可能会出现注意力不集中、缺乏耐心等问题。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)理解勾股定理的内容,会用勾股定理进行简单的计算。
(2)经历勾股定理的探索过程,培养学生的观察、猜想、归纳和验证能力。
2、过程与方法目标(1)通过观察、猜想、验证等活动,让学生体会从特殊到一般的数学思想方法。
(2)在探索勾股定理的过程中,培养学生的合作交流意识和创新精神。
3、情感态度与价值观目标(1)通过对勾股定理历史的了解,激发学生的学习兴趣和民族自豪感。
(2)在探究活动中,让学生体验成功的喜悦,增强学习数学的信心。
四、教学重难点勾股定理的内容及其应用。
2、教学难点勾股定理的证明。
五、教法与学法1、教法为了实现教学目标,突破教学重难点,我将采用以下教学方法:(1)情境教学法:通过创设生动有趣的问题情境,激发学生的学习兴趣和探究欲望。
(2)启发式教学法:在教学过程中,通过设置问题,引导学生思考、分析和解决问题,培养学生的思维能力。
3.1 探索勾股定理◆勾股定理的定义:直角三角形的两条直角边a 、b 的平方和等于斜边c 的平方,即:222a b c += .题型一 应用勾股定理求线段长1.(2024春•嘉祥县期中)如图,在ABC D 中,90C Ð=°,若1AC =,2AB =,则BC 的长是( )A .1BC.2D2.(2023秋•临淄区期末)如图,在Rt ABC D 中,90ACB Ð=°,3BC =,4AC =,CD AB ^于点D ,E是AB的中点,则DE的长为( )A.0.6B.0.7C.0.8D.0.9题型二应用勾股定理求面积1.(2024春•齐河县校级月考)如图,字母B所代表的正方形的面积是( )cmcm D.306 2cm B.15 2A.12 2cm C.144 22.(2022秋•郓城县期中)如图,在Rt ABCD中,90Ð=°,分别以各边为直径作半圆,图中阴影部分在C数学史上称为“希波克拉底月牙”,当4BC=时,则阴影部分的面积为( )AC=,2A.4B.4p C.8p D.83.(2024春•济南期末)已知,如图长方形ABCD中,3=,将此长方形折叠,使点BAD cmAB cm=,9D的面积为( )与点D重合,折痕为EF,则ABE6cm D.212cm3cm B.24cm C.2A.24.(2023秋•阳信县期末)如图,在Rt ABCAB=,则正方形ADEC和正方形BCFGÐ=°,若15D中,90C的面积和为( )A.225B.200C.150D.无法计算5.(2024春•沂水县校级月考)如图所示的是由两个直角三角形和三个正方形组成的图形,其中阴影部分的面积是( )A.50B.16C.25D.416.如图,由两个直角三角形和三个大正方形组成的图形,其中阴影部分面积是( )A.16B.25C.144D.169题型三勾股定理的证明1.(2024春•历下区期末)勾股定理是历史上第一个把数与形联系起来的定理,其证明是论证几何的发端,下面四幅图中不能证明勾股定理的是( )A.B.C.D.2.(2024春•梁山县校级月考)如图,“赵爽弦图”是由四个全等的直角三角形和一个小正方形拼成的一个大正方形.如果直角三角形较长直角边的长为a,较短直角边的长为b,若7ab=,大正方形的面积为30,则小正方形的边长为( )A.16B.8C.4D.23.(2024春•阳谷县校级月考)如图是“赵爽弦图”,它是由4个全等的直角三角形拼成的图形,若大正方形的面积是29,小正方形的面积是9,设直角三角形较长直角边为b,较短直角边为a,则a b+的值是( )A .5B .6C .7D .84.(2024春•嘉祥县期中)如图,有4个相同的直角三角形与中间的小正方形拼成一个大正方形,若大正方形的面积是17,小正方形的面积是5,直角三角形较长直角边为a ,较短直角边为b ,则2()a b +的值是( )A .25B .17C .29D .225.(2023秋•邹平市期末)下面图形能够验证勾股定理的有( )A .0B .1C .2D .36.(2022春•兖州区期末)我国是最早了解勾股定理的国家之一.据《周髀算经》记载,勾股定理的公式与证明是在商代由商高发现的,故又称之为“商高定理”;三国时代的蒋铭祖对《蒋铭祖算经》内的勾股定理作出了详细注释,并给出了另外一个证明,下面四幅图中,不能证明勾股定理的是( )A .B .C .D .7.(2024春•齐河县校级月考)如图所示的“赵爽弦图”是由四个全等的直角三角形和一个小正方形拼成的一个大正方形,如果大正方形的面积为16,小正方形的面积为3,那么2()a b +的值为 .8.(2015秋•滕州市校级期末)如图,“赵爽弦图”是由四个全等的直角三角形和一个小正方形构成的大正方形,若直角三角形的两边长分别为3和5,则小正方形的面积为 .9.(2024春•河东区校级月考)阅读下列材料,并完成相应任务.教材第九章探索整式乘法法则时,我们用不同方法表示同一个图形的面积,直观地理解乘法法则.如图1,现有4张大小形状相同的直角三角形纸片,三边长分别是a 、b 、c ,将它们拼成如图2的大正方形.(1)观察:图2中,大正方形的面积可以用2()a b +表示,也可以用含a 、b 、c 的代数式表示为 ,那么可以得到等式: .整理后,得到a 、b 、c 之间的数量关系:222a b c +=,这就是著名的“勾股定理”,它反映了直角三角形的三边关系,即直角三角形的两直角边a 、b 与斜边c 所满足的关系式.(2)思考:爱动脑的小明通过图2得到启示,发现其它图形也能验证“勾股定理”,请你帮助小明画出该图形.(画出一种即可)(3)应用:如图3,在直角三角形ABC 中,90C Ð=°,3AC =,4BC =,那么AB = ,点D 为射线BC 上一点,将ACD D 沿AD 所在直线翻折,点C 的对应点为点1C ,如果点1C 在射线BA 上,那么CD = .(直接写出答案)10.(2024春•兰山区校级月考)如图①,直角三角形的两条直角边长分别是a ,()b a b <,斜边长为c .(1)探究:用四个这样的直角三角形拼成一大一小两个正方形(如图②).①小正方形的边长为c ,大正方形的边长为 ;②由大正方形面积的不同表示方式可以得出等式 ,整理得 ,从而验证勾股定理;(2)应用:将两个这样的直角三角形按图③所示摆放,使BC 和CD 在一条直线上,连接AE .请你类比(1)中的方法用图③验证勾股定理.11.(2024春•昌乐县期中)公元3世纪,古人就通过拼图验证了勾股定理:在直角三角形中两直角边a 、b 与斜边c 满足关系式222a b c +=.还探索验证了勾股定理的逆定理:如果三角形三边满足222a b c +=,则这个三角形是直角三角形.(1)小明发现证明勾股定理的新方法:如图1,在正方形ACDE 边CD 上取点B ,连接AB ,得到Rt ACB D ,三边分别为a ,b ,c ,剪下ACB D 把它拼接到AEF D 的位置,如图2所示,请利用面积不变证明勾股定理.(2)一个零件的形状如图3,按规定这个零件中A Ð和C Ð都应是直角,小明测得这个零件各边尺寸(单位:)cm 如图③所示,这个零件符合要求吗?12.(2024春•长清区期中)(1)计算:(2)()a b a b ++= ;(2)图形是一种重要的数学语言,它直观形象,我们可以用几何图形的面积来解释一些代数中的等量关系.例如:上面的计算是否正确我们可以通过图1来进行验证和解释.请同学们分别写出图2、图3能解释的乘法公式:图2: ;图3: ;(3)利用几何图形的面积,我们还可以去探究一些其它的等量关系:做4个全等的直角三角形,设它们的两条直角边分别为a ,b ,斜边为c ,再做1个长分别为c 的正方形,把它们按图4所示的方式拼成一个大正方形.试用不同的方法计算正方形的面积,就可以得到直角三角形的三边的数量关系:222a b c +=.这一个数量关系,我们叫做“勾股定理”,请你利用图4来证明勾股定理,即222a b c +=.(4)如图5,在Rt ABC D 中,90ACB Ð=°,CD 是AB 边上高,4AC =,3BC =,求CD 的长度.。
勾股定理证明之新探
湖北省武汉市青山区武钢实验学校 范有根
古往今来,由于勾股定理十分贴近人们的生活实际,以至于古今中外,下至平民百姓,上至帝王总统都热衷探讨它,研究它的证明。
因此不断出现新的证法.迄今为止,关于勾股定理的证明方法已有五百余种。
其中美国第二十任总统茄菲尔德利用赵爽弦图(如图1)的变形而获得一种新证法,即三个直角三角形面积和等于梯形的面积(如图2)让我从中受到的启发。
著名的希腊数学家欧几里得在巨著《几何原本》(第Ⅰ卷命题47)中给出证明方法(如图3),我对此加以创新(如图4),得出一种新的证法。
下面简要介绍一下图4的作图及推理过程:①以斜边AB 为边向内侧引正方形ABDE ;②依次将Rt ⊿ABC 向上平移至Rt ⊿EDP ,绕顶点A 旋转90°至Rt ⊿AEG ,绕顶点B 旋转90°至Rt ⊿BDI ;③延长AC 、BC 分别交PI 于H ,PG 于F ,连结CP 。
由作图可知, P 、F 、E 、G 与P 、D 、H 、I 均四点共线,且四边形ACFG 和BCHI 分别是以AC 、BC 为边的正方形,四边形ACPE 和BCPD 均为平行四边形。
又S □ACPE +S □BCPD =S 正ABDE ,S □ACPE =S 正ACFG , S □BCPD =S 正BCHI 。
可证S 正ACFG + S 正BCHI =S 正ABDE ,由此推出a 2+b 2=c 2。
图4 图
1
图2 图3
练习1 、指出下列直角三角形中未知边的长度x 的值.
练习2 、已知右图中正方形A 、B 、C 、D 的面积分别是12、16、9、12,指出图中最大正方形的面积是 ( )
练习3.如图,池塘边有两点A 、B ,点C 是与BA 方向成直角的AC 方向上一点,测得CB =60m , AC =20m ,则A 、B 两点间的距离是 (结果用根号表示)?
练习4.如图,在平面直角坐标系中,有点A (5, 0)、B (0, 4), 则A 、B 两点间的距离是 (结果用根号表示)?
拓展探究:如图,边长为1的正方体中,一只蚂蚁从顶点A 出发沿着正方体的外表面爬到顶点B 的最短距离是(
).(A )3 (B )
(C )2 (D )
课外思考:在Rt ⊿ABC 中∠ACB=90°,点D 为AB 中点,一正方形DEFG 绕点D 旋转,
DE 、DG 分别交AC 、BC 于M 、N ,试证明:AM 2+BM 2=MN 2
课堂练习:。