證明勾股定理多種常用方法
勾股定理是數(shù)學(xué)原理,那該怎么證明呢?證明的過(guò)程是怎樣的呢?下面就是百分網(wǎng)小編給大家整理的如何證明勾股定理內(nèi)容,希望大家喜歡。
證明勾股定理的方法一
最早對(duì)勾股定理進(jìn)行證明的,是三國(guó)時(shí)期吳國(guó)的數(shù)學(xué)家趙爽。趙爽創(chuàng)制了一幅“勾股圓方圖”,用形數(shù)結(jié)合得到方法,給出了勾股定理的詳細(xì)證明。在這幅“勾股圓方圖”中,以弦為邊長(zhǎng)玫秸?叫蜛BDE是由4個(gè)相等的直角三角形再加上中間的那個(gè)小正方形組成的。每個(gè)直角三角形的面積為ab/2;中間懂得小正方形邊長(zhǎng)為b-a,則面積為(b-a)2。于是便可得如下的式子:
4×(ab/2)+(b-a)2=c2
化簡(jiǎn)后便可得:
a2+b2=c2
亦即:
c=(a2+b2)(1/2)
稍后一點(diǎn)的劉徽在證明勾股定理時(shí)也是用以形證數(shù)的方法,劉徽用了“出入相補(bǔ)法”即剪貼證明法,他把勾股為邊的正方形上的某些區(qū)域剪下來(lái)(出),移到以弦為邊的正方形的空白區(qū)域內(nèi)(入),結(jié)果剛好填滿(mǎn),完全用圖解法就解決了問(wèn)題。
再給出兩種
1。做直角三角形的高,然后用相似三角形比例做出。
2。把直角三角形內(nèi)接于圓。然后擴(kuò)張做出一矩形。最后用一下托勒密定
證明勾股定理的方法二
勾股定理:在Rt△ABC中,AB⊥AC,則:AB^2+AC^2=BC^2。該定理有不同的證明方法,現(xiàn)用一種方法證明如下:如圖作4個(gè)與Rt△ABC全等的三角形。不失一般性地設(shè)AB>AC。很明顯,4個(gè)直角三角形的面積+小正方形的面積=大正方形的面積。 ∴4(AB×AC/2)+(AB-AC)^2=BC^2,∴2AB×AC+AB^2-2AB×AC+AC^2=BC^2, ∴AB^2+AC^2=BC^2。 特別地,當(dāng)AB=AC時(shí),看成小正方形的面積為0,得:2AB×AC=BC^2,改寫(xiě)一下就有:AB×AC+AB×AC=BC^2,得:AB^2+AC^2=BC^2。 [說(shuō)明:當(dāng)Ac>AB時(shí),將上述證明過(guò)程中的字母B、C調(diào)換一下就可以了。] 4
滿(mǎn)意答案
最初的證明是分割型的。設(shè)a、b為直角三角形的直角邊,c為斜邊?紤]下圖兩個(gè)邊長(zhǎng)都是a+b的正方形A、B。將A分成六部分,將B分成五部分。由于八個(gè)小直角三角形是全等的,故從等量中減去等量,便可推出:斜邊上的正方形等于兩個(gè)直角邊上的正方形之和。這里B中的四邊形是邊長(zhǎng)為c的正方形是因?yàn),直角三角形三個(gè)內(nèi)角和等于兩個(gè)直角。如上證明方法稱(chēng)為相減全等證法。B圖就是我國(guó)《周髀算經(jīng)》中的`“弦圖”。
下圖是H.珀里加爾(Perigal)在1873年給出的證明,它是一種相加全等證法。其實(shí)這種證明是重新發(fā)現(xiàn)的,因?yàn)檫@種劃分方法,labitibn Qorra(826~901)已經(jīng)知道。(如:右圖)下面的一種證法,是H•E•杜登尼(Dudeney)在1917年給出的。用的也是一種相加全等的證法。
如右圖所示,邊長(zhǎng)為b的正方形的面積加上邊長(zhǎng)為a的正方形的面積,等于邊長(zhǎng)為c的正方形面積。
下圖的證明方法,據(jù)說(shuō)是L•達(dá)•芬奇(da Vinci, 1452~1519)設(shè)計(jì)的,用的是相減全等的證明法。
歐幾里得(Euclid)在他的《原本》第一卷的命題47中,給出了勾股定理的一個(gè)極其巧妙的證明,如次頁(yè)上圖。由于圖形很美,有人稱(chēng)其為“修士的頭巾”,也有人稱(chēng)其為“新娘的轎椅”,實(shí)在是有趣。華羅庚教授曾建議將此圖發(fā)往宇宙,和“外星人”去交流。其證明的梗概是:
(AC)2=2△JAB=2△CAD=ADKL。
同理,(BC)2=KEBL
證明勾股定理的方法三
(AC)2+(BC)2=ADKL+KEBL=(BC)2
印度數(shù)學(xué)家兼天文學(xué)家婆什迦羅(Bhaskara,活躍于1150年前后)對(duì)勾股定理給出一種奇妙的證明,也是一種分割型的證明。如下圖所示,把斜邊上的正方形劃分為五部分。其中四部分都是與給定的直角三角形全等的三角形;一部分為兩直角邊之差為邊長(zhǎng)的小正方形。很容易把這五部分重新拼湊在一起,得到兩個(gè)直角邊上的正方形之和。事實(shí)上,
婆什迦羅還給出了下圖的一種證法。畫(huà)出直角三角形斜邊上的高,得兩對(duì)相似三角形,從而有
c/b=b/m,
c/a=a/n,
cm=b2
cn=a2
兩邊相加得
a2+b2=c(m+n)=c2
這個(gè)證明,在十七世紀(jì)又由英國(guó)數(shù)學(xué)家J.沃利斯(Wallis, 1616~1703)重新發(fā)現(xiàn)。
有幾位美國(guó)總統(tǒng)與數(shù)學(xué)有著微妙聯(lián)系。G•華盛頓曾經(jīng)是一個(gè)著名的測(cè)量員。T•杰弗遜曾大力促進(jìn)美國(guó)高等數(shù)學(xué)教育。A.林肯是通過(guò)研究歐幾里得的《原本》來(lái)學(xué)習(xí)邏輯的。更有創(chuàng)造性的是第十七任總統(tǒng)J.A.加菲爾德(Garfield, 1831~1888),他在學(xué)生時(shí)代對(duì)初等數(shù)學(xué)就具有強(qiáng)烈的興趣和高超的才能。在1876年,(當(dāng)時(shí)他是眾議院議員,五年后當(dāng)選為美國(guó)總統(tǒng))給出了勾股定理一個(gè)漂亮的證明,曾發(fā)表于《新英格蘭教育雜志》。證明的思路是,利用梯形和直角三角形面積公式。如次頁(yè)圖所示,是由三個(gè)直角三角形拼成的直角梯形。用不同公式,求相同的面積得
即
a2+2ab+b2=2ab+c2
a2+b2=c2
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