勾股定理证明

时间:2024-03-07 07:20:59编辑:奇事君

勾股定理的几种证明方法

勾股定理常用的公式就一个,就是a的平方加上b的平方等于c的平方,如果直角三角形两直角边分别为a,b,斜边为C,那么公式就是:a²+b²=c²。勾股定理是一个基本的几何定理,它是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。勾股定理的逆定理:如果三角形三边长a,b,c满足a²+b²=c²,那么这个三角形是直角三角形,其中c为斜边。即直角三角形两直角边长的平方和等于斜边长的平方。欧几里得证法在欧几里得的《几何原本》一书中给出勾股定理的以下证明。设△ABC为一直角三角形,其中A为直角。从A点画一直线至对边,使其垂直于对边。延长此线把对边上的正方形一分为二,其面积分别与其余两个正方形相等。在这个定理的证明中,我们需要如下四个辅助定理:如果两个三角形有两组对应边和这两组边所夹的角相等,则两三角形全等。(SAS)三角形面积是任一同底同高之平行四边形面积的一半。任意一个正方形的面积等于其二边长的乘积。任意一个矩形的面积等于其二边长的乘积(据辅助定理3)。

勾股定理16种证明方法

勾股定理16种证明方法勾股定理:直角三角形中,两条直角边的平方和等于斜边的平方,即在以a、b为直角边,c为斜边的三角形中有a^2+b^2=c^2。方法1/16证法一(邹元治证明):以a、b为直角边,以c为斜边做四个全等的三角形,按下图所示相拼,使A、E、B三点共线,B、F、C 三点共线,C、G、D三点共线。∵Rt△HAE≌Rt△EBF∴∠AHE=∠BEF∵∠AHE+∠AEH=90°∴∠BEF+∠AEH=90°∵A、E、B共线∴∠HEF=90°,四边形EFGH为正方形由于上图中的四个直角三角形全等,易得四边形ABCD为正方形∴正方形ABCD的面积=四个直角三角形的面积+正方形EFGH的面积∴(a+b)^2=4•(1/2)•ab+c^2,整理得a^2+b^2=c^2请点击输入图片描述2/16证法二(课本的证明):如上图所示两个边长为a+b的正方形面积相等,所以a^2+b^2+4•(1/2)•ab=c^2+4•(1/2)•ab,故a^2+b^2=c^2。请点击输入图片描述3/16证法三(赵爽弦图证明):以a、b为直角边,以c为斜边做四个全等的三角形,按下图所示相拼。易得四边形ABCD和四边形EFGH都是正方形∴正方形ABCD的面积=四个直角三角形的面积+正方形EFGH的面积∴c^2=4•(1/2)•ab+(b-a)^2 ,整理得a^2+b^2=c^2请点击输入图片描述4/16证法四(总统证明):如下图所示。易得△CDE为等腰直角三角形∴梯形ABCD的面积=两个直角三角形的面积+一个等腰三角形的面积∴1/2•(a+b)•(a+b)=2•(1/2)•ab+(1/2)•c^2,整理得a^2+b^2=c^2请点击输入图片描述5/16证法五(梅文鼎证明):以a、b为直角边,以c为斜边做四个全等的三角形,按下图所示相拼,使DEF在同一直线上,过C点作CI垂直于DF,交DF于I点。易得四边形ABEG、四边形CBDI、四边形FGHI都为正方形。∴多边形EGHCB的面积=正方形ABEG的面积-两个直角三角形的面积且多边形EGHCB的面积=正方形CBDI的面积+正方形FGHI的面积-两个直角三角形的面积∴正方形ABEG的面积=正方形CBDI的面积+正方形FGHI的面积∴c²=a²+b²请点击输入图片描述6/16证法六(项明达证明):以a、b为直角边,以c为斜边做两个全等的三角形,做一个边长为c的正方形,按下图所示相拼,使E、A、C在同一条直线上。过Q点作QP⊥AC,交AC于P点分别过F、B作QP的垂线段,交点分别为M、N易得四边形ABQF为正方形利用全等三角形的判定定理角角边(AAS)可得△AEF≌△QMF≌△BNQ,此时问题转化为梅文鼎证明。请点击输入图片描述7/16证法七(欧几里得证明):在直角边为a、b,斜边为c的直角三角形中,分别以a、b、c为边作正方形,如下图所示。连接FB和CD,过C点作CN⊥DE交DE于E点,交AB于M点。∵AF=AC,AB=AD,∠FAB=∠CAD,∴△FAB≌△CAD(SAS)而△FAB的面积=△CAD的面积=(½)•ac sin(90°+∠CAB)=(½)a²∵△CAD与矩形AMND等底等高∴矩形AMND的面积为△CAD面积的两倍,即a²同理可得矩形BMNE的面积为b²∵正方形ADEB的面积=矩形AMND的面积+矩形BMNE的面积∴c²=a²+b²请点击输入图片描述8/16证法八(相似三角形性质证明)如下图所示,在直角三角形ABC中,AC=b,BC=a,AB=c,∠ACB=90°,过C点作CD垂直于AB,交AB于D点。∵∠BDC=∠BCA=90°,∠B=∠B∴△BDC∽△BCA∴BD∶BC=BC∶BA∴BC²=BD•BA同理可得AC²=AD•AB∴BC²+AC²=BD•BA+AD•AB=(BD+AD)•AB=AB²,即a²+b²=c²请点击输入图片描述9/16证法九(杨作玫证明):做两个全等的直角三角形,设它们的两直角边分别为a、b(b>a)斜边长为c,再做一个边长为c的正方形,按下图所示相拼。过A点作AG⊥AC,交DF于G点,AG交DE于H点。过B作BI⊥AG,垂足为I点。过E点作EJ与CB的延长线垂直,垂足为J点,EJ交AG于K点,交DB于L点。∵∠BAE=90°∠GAC=90°∴∠EAK=∠BAC∵GA⊥AC,BC⊥AC∴GA∥BC∵EJ⊥BC∴EJ⊥GA∴∠EKA=∠C=90°而AE=AB=c∴△EAK≌△BAC(AAS)∴EK=a,KA=b由作法易得四边形BCAI为矩形∴AI=a,KI=b-a∵△BAC≌△EDF∴△EAK≌△EDF∴∠FED=∠KEA∴∠FEK=90°∴四边形EFGK为正方形,同时四边形DGIB为直角梯形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c²=S1+S2+S3+S4+S5 ①∵S8+S3+S4=½[b+(b-a)]•[a+(b-a)]=b²-½ab ,S5=S8+S9∴S3+S4=b²-½ab-S8=b²-S1-S8②把②代入①得c²=S1+S2+b²-S1-S8+S8+S9=b²+S2+S9=b²+a²请点击输入图片描述10/16证法十(李锐证明):设直角三角形两直角边长分别为a、b(b>a),斜边长为c。做三个边长分别为a、b、c的正方形,按下图相拼,使AEG三点共线,过Q点作GM⊥AG,交点为M,用数字表示面积的编号。∵∠TBE=∠ABH=90°∴∠TBH=∠EBA∵∠T=∠BEA=90°,BT=BE=b∴△HBT≌△ABE(ASA)∴HT=AE=a,GH=GT-HT=b-a∵∠GHF+∠BHT=90°,∠TBH+∠BHT=90°∴∠GHF=∠TBH=∠DBC∵BD=BE-ED=b-a,∠G=∠BDC=90°∴△GHF≌△DBC(ASA),S7=S2由∠BAQ=∠BEA=90°,可知∠ABE=∠QAM∵AB=AQ=c∴△ABE≌△QAM(AAS)∴△QAM≌△HBT,S5=S8同时有AR=AE=QM=a,且∠QFM与∠ACR分别为∠GHF与∠DBC的余角∴∠QFM=∠ACR∵∠R=∠FMQ=90°∴△FMQ≌△CRA(AAS),S4=S6∵c²=S1+S2+S3+S4+S5,a²=S1+S6,b²=S3+S7+S8S7=S2,S8=S5,S4=S6∴a²+b²=S1+S6+S3+S7+S8=S1+S4+S3+S2+S5=c²请点击输入图片描述11/16证法十一(利用切割线定理证明):在直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=b,AB=c,BC=a,以B为圆心,a为半径画圆,AB交圆与D点,AB的延长线交圆于E点。根据切割线定理(从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是割线和这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项)可得:AC²=AD•AE∴b²=(c-a)(c+a)=c²-a²∴a²+b²=c²请点击输入图片描述12/16证法十二(利用多列米定理证明):在直角三角形ABC中,设BC=a,AC=b,斜边AB=c,过A点作AD∥CB,过B点作BD∥CA,则四边形ACBD为矩形,矩形ACBD内接于唯一的一个圆。根据多米列定理(圆内接四边形对角线的乘积等于两对边乘积之和)可得:AB•DC=DB•AC+AD•CB∵AB=DC=c,DB=AC=b,AD=CB=a∴c²=b²+a²请点击输入图片描述13/16证法十三(作直角三角形的内切圆证明):在Rt△ABC中,设直角边BC=a,AC=b,斜边AB=c。作Rt△ABC的内切圆⊙O,切点分别为D、E、F,如下图所示,设圆O的半径为r。∵AB=AF+BF,CB=BD+CD,AC=AE+CE∴AC+CB-AB=(AE+CE)+(BD+CD)-(AF+BF)=CE+CD=2r,即a+b-c=2r∴a+b=2r+c(a+b)²=(2r+c)²a²+b²+2ab=4(r²+rc)+c²∵S△ABC=½ab∴4S△ABC=2ab∵S△ABC=S△AOB+S△BOC+S△AOC=½cr+½ar+½br=½(a+b+c)r=½(2r+c+c)r=r²+rc∴4(r²+rc)=2ab∴a²+b²+2ab=2ab+c²∴a²+b²=c²请点击输入图片描述14/16证法十四(利用反证法证明):在Rt△ABC中,设直角边BC=a,AC=b,斜边AB=c。过C点作CD⊥AB,垂足为D点,如下图所示。假设a²+b²≠c²,即AC²+BC²≠AB²则由AB²=AB·AB=AB·(AD+BD)=AB·AD+AB·BD知AC²≠AB·AD或BC²≠AB·BD即AD∶AC≠AC∶AB或BD∶BC≠BC∶AB在△ADC和△ACB中∵∠A=∠A∴若AD∶AC≠AC∶AB,则∠ADC≠∠ACB在△CBD和△ACB中∵∠B=∠B∴若BD∶BC≠BC∶AB,则∠CDB≠∠ACB∵∠ACB=90°∴∠ADC≠90°,∠CDB≠90°这与CD⊥AB矛盾,所以假设不成立∴a²+b²=c²请点击输入图片描述15/16证法十五(辛卜松证明):直角三角形以a、b为直角边,以c为斜边。作边长为a+b的正方形。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(a+b)²=a²+b²+2ab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(a+b)²=4x½ab+c²=2ab+c²∴a²+b²+2ab=2ab+c²∴a²+b²=c²请点击输入图片描述16/16证法十六(陈杰证明):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,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,如下图所示。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 = (b+a)―a = b又∵ ∠CMD = 90°,CM = a, ∠AED = 90°, AE = b∴ RtΔAED ≌ RtΔDMC(SAS)∴ ∠EAD = ∠MDC,DC = AD = c∵ ∠ADE + ∠ADC+ ∠MDC =180°, ∠ADE + ∠MDC = ∠ADE + ∠EAD = 90°∴ ∠ADC = 90°∴ 作AB∥DC,CB∥DA,则四边形ABCD是一个边长为c的正方形∵ ∠BAF + ∠FAD = ∠DAE + ∠FAD = 90°∴ ∠BAF=∠DAE。连结FB,在ΔABF和ΔADE中∵ AB =AD = c,AE = AF = b,∠BAF=∠DAE∴ ΔABF ≌ ΔADE(SAS)∴ ∠AFB = ∠AED = 90°,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 (HL)∵c²=S₂+S₃+S₄+S₅, b²=S₁+S₂+S₆, a²=S₃+S₇,S₁=S₅=S₄=S₆+S₇,∴a²+b²=S₃+S₇+S₁+S₂+S₆=S₂+S₃+S₁+(S₆+S₇)=S₂+S₃+S₄+S₅ =c²∴ a²+b²=c²请点击输入图片描述

勾股定理的证明方法

勾股定理的证明方法如下:1、几何法:构造一个直角三角形,利用勾股定理求出斜边长。2、代数法:将直角三角形三边的长度带入勾股定理的公式中,证明等式成立。3、数学归纳法:证明当斜边长为n时,勾股定理成立,再证明当斜边长为n+1时,勾股定理仍然成立。4、三角函数法:利用正弦、余弦、正切等三角函数的定义,证明勾股定理。5、相似三角形法:利用相似三角形的性质,证明勾股定理。6、矩形法:将一个直角三角形内切于一矩形中,从而证明勾股定理。7、差积公式法:利用差积公式(a+b)(a-b)=a-b,证明勾股定理。8、面积法:利用直角三角形的两条直角边构成一个矩形,证明勾股定理。9、旋转法:将一个直角三角形绕其斜边旋转,证明勾股定理。10、图像法:将勾股定理表示为x+y=z的图像,证明勾股定理。意义1、勾股定理的证明是论证几何的发端。2、勾股定理是历史上第一个把数与形联系起来的定理,即它是第一个把几何与代数联系起来的定理。3、勾股定理导致了无理数的发现,引起第一次数学危机,大大加深了人们对数的理解。4、勾股定理是历史上第一个给出了完全解答的不定方程,它引出了费马大定理。5、勾股定理是欧氏几何的基础定理,并有巨大的实用价值。这条定理不仅在几何学中是一颗光彩夺目的明珠,被誉为“几何学的基石”,而且在高等数学和其他科学领域也有着广泛的应用。

勾股定理的证明方法

最常见的勾股定理证明方法是欧几里得证明,设△ABC为一直角三角形,其中A为直角。从A点划一直线至对边,使其垂直于对边。延长此线把对边上的正方形一分为二,其面积分别与其余两个正方形相等。



在欧几里得的《几何原本》一书中给出勾股定理的以下证明。设△ABC为一直角三角形,其中A为直角。从A点划一直线至对边,使其垂直于对边。延长此线把对边上的正方形一分为二,其面积分别与其余两个正方形相等。

在这个定理的证明中,我们需要如下四个辅助定理:

如果两个三角形有两组对应边和这两组边所夹的角相等,则两三角形全等。(SAS)

三角形面积是任一同底同高之平行四边形面积的一半。

任意一个正方形的面积等于其二边长的乘积。

任意一个矩形的面积等于其二边长的乘积(据辅助定理3)。

证明的思路为:从A点划一直线至对边,使其垂直于对边。延长此线把对边上的正方形一分为二,把上方的两个正方形,通过等高同底的三角形,以其面积关系,转换成下方两个同等面积的长方形。

设△ABC为一直角三角形,其直角为∠CAB。

其边为BC、AB和CA,依序绘成四方形CBDE、BAGF和ACIH。

画出过点A之BD、CE的平行线,分别垂直BC和DE于K、L。

分别连接CF、AD,形成△BCF、△BDA。

∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A和G共线,同理可证B、A和H共线。

∠CBD和∠FBA都是直角,所以∠ABD=∠FBC。

因为AB=FB,BD=BC,所以△ABD≌△FBC。

因为A与K和L在同一直线上,所以四边形BDLK=2△ABD。

因为C、A和G在同一直线上,所以正方形BAGF=2△FBC。

因此四边形BDLK=BAGF=AB²。

同理可证,四边形CKLE=ACIH=AC²。

把这两个结果相加,AB²+AC²=BD×BK+KL×KC

由于BD=KL,BD×BK+KL×KC=BD(BK+KC)=BD×BC

由于CBDE是个正方形,因此AB²+AC²=BC²,即a²+b²=c²。


上一篇:陈御风

下一篇:无源触点