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BC2=BD × BA, ①
由△CAD∽△BAC可得AC2=AD × AB。 ②
我们发现,把①、②两式相加可得
BC2+AC2=AB(AD+BD),
而AD+BD=AB,
因此有 BC2+AC2=AB2,这就是
a2+b2=c2。
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
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。
C A B
D
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,
∴ RtΔDHA ≌ RtΔBCA.
∴ DH = BC = a,AH = AC = b.
由作法可知, PBCA 是一个矩形,
9
87654321PQRTH
G
F
D
A
a
b
c
a
b
c
c
c
所以 RtΔAPB ≌ RtΔBCA. 即PB =
CA = b,AP= a,从而PH = b―a.
∵ RtΔDGT ≌ RtΔBCA ,
RtΔDHA ≌ RtΔBCA.
∴ RtΔDGT ≌ RtΔDHA .
∴ 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
54321
2
SSSSSc
①
∵ abaabbSSS•21438 = abb212,
985
SSS
,
∴ 824321SabbSS= 812SSb . ②
把②代入①,得
= 922SSb = 22ab.
∴ 222cba.
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 = ab―a = b.
又∵ ∠CMD = 90o,CM = a,
∠AED = 90o, AE = b,
∴ RtΔAED ≌ RtΔDMC.
∴ ∠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,
∵ AB =AD = c,AE = AF = b,∠BAF=∠DAE,
∴ ΔABF ≌ ΔADE.
A
B
C
DEFGHMabcabcacab
c
1
2
3
4
5
6
7
∴ ∠AFB = ∠AED = 90o,BF = DE = a.
∴ 点B、F、G、H在一条直线上.
在RtΔABF和RtΔBCG中,
∵ AB = BC = c,BF = CG = a,
∴ RtΔABF ≌ RtΔBCG.
∵ 54322SSSSc, 6212SSSb, 732SSa,
76451
SSSSS
,
∴ 6217322SSSSSba
=76132SSSSS
=5432SSSS
=2c
∴ 222cba.
九、辛卜松证法:
设直角三角形两直角边的长分别为a、b,斜边的长为c. 作边长是a+b的正
方形ABCD. 把正方形ABCD划分成上方左图所示的几个部分,则正方形ABCD
的面积为 abbaba2222;把正方形ABCD划分成上方右图所示的几个
部分,则正方形ABCD的面积为 22214cabba =22cab.
∴ 22222cababba,
∴ 222cba.