第一篇:勾股定理的證明方法
這個直角梯形是由2個直角邊分別為、,斜邊為 的直角
三角形和1個直角邊為的等腰直角三角形拼成的。因為3個直角三角形的面積之和等于梯形的面積,所以可以列出等式
化簡得。
第二篇:勾股定理證明方法
勾股定理證明方法
勾股定理的種證明方法(部分)
【證法1】(梅文鼎證明)
做四個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c.把它們拼成如圖那樣的一個多邊形,使D、E、F在一條直線上.過C作AC的延長線交DF于點p.∵D、E、F在一條直線上,且RtΔGEF≌RtΔEBD,∴∠EGF=∠BED,∵∠EGF+∠GEF=90°,∴∠BED+∠GEF=90°,∴∠BEG=180o―90o=90o.又∵AB=BE=EG=GA=c,∴ABEG是一個邊長為c的正方形.∴∠ABC+∠CBE=90o.∵RtΔABC≌RtΔEBD,∴∠ABC=∠EBD.∴∠EBD+∠CBE=90o.即∠CBD=90o.又∵∠BDE=90o,∠BCp=90o,BC=BD=a.∴BDpC是一個邊長為a的正方形.同理,HpFG是一個邊長為b的正方形.設多邊形GHCBE的面積為S,則,∴.【證法2】(項明達證明)
做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c.再做一個邊長為c的正方形.把它們拼成如圖所示的多邊形,使E、A、C三點在一條直線上.過點Q作Qp‖BC,交AC于點p.過點B作BM⊥pQ,垂足為M;再過點
F作FN⊥pQ,垂足為N.∵∠BCA=90o,Qp‖BC,∴∠MpC=90o,∵BM⊥pQ,∴∠BMp=90o,∴BCpM是一個矩形,即∠MBC=90o.∵∠QBM+∠MBA=∠QBA=90o,∠ABC+∠MBA=∠MBC=90o,∴∠QBM=∠ABC,又∵∠BMp=90o,∠BCA=90o,BQ=BA=c,∴RtΔBMQ≌RtΔBCA.同理可證RtΔQNF≌RtΔAEF.【證法3】(趙浩杰證明)
做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c.再做一個邊長為c的正方形.把它們拼成如圖所示的多邊形.分別以CF,AE為邊長做正方形FCJI和AEIG,∵EF=DF-DE=b-a,EI=b,∴FI=a,∴G,I,J在同一直線上,∵CJ=CF=a,CB=CD=c,∠CJB=∠CFD=90o,∴RtΔCJB≌RtΔCFD,同理,RtΔABG≌RtΔADE,∴RtΔCJB≌RtΔCFD≌RtΔABG≌RtΔADE
∴∠ABG=∠BCJ,∵∠BCJ+∠CBJ=90o,∴∠ABG+∠CBJ=90o,∵∠ABC=90o,∴G,B,I,J在同一直線上,【證法4】(歐幾里得證明)
做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使H、C、B三點在一條直線上,連結
BF、CD.過C作CL⊥DE,交AB于點M,交DE于點
L.∵AF=AC,AB=AD,∠FAB=∠GAD,∴ΔFAB≌ΔGAD,∵ΔFAB的面積等于,ΔGAD的面積等于矩形ADLM的面積的一半,∴矩形ADLM的面積=.同理可證,矩形MLEB的面積=.∵正方形ADEB的面積
=矩形ADLM的面積+矩形MLEB的面積
∴,即.勾股定理的別名
勾股定理,是幾何學中一顆光彩奪目的明珠,被稱為“幾何學的基石”,而且在高等數學和其他學科中也有著極為廣泛的應用。正因為這樣,世界上幾個文明古國都已發現并且進行了廣泛深入的研究,因此有許多名稱。
我國是發現和研究勾股定理最古老的國家。我國古代數學家稱直角三角形為勾股形,較短的直角邊稱為勾,另一直角邊稱為股,斜邊稱為弦,所以勾股定理也稱為勾股弦定理。在公元前1000多年,據記載,商高(約公元前1120年)答周公曰“勾廣三,股修四,經隅五”,其意為,在直角三角形中“勾三,股四,弦五”.因此,勾股定理在我國又稱“商高定理”.在公元前7至6世紀一中國學者陳子,曾經給出過任意直角三角形的三邊關系即“以日下為勾,日高為股,勾、股各乘并開方除之得邪至日。
在法國和比利時,勾股定理又叫“驢橋定理”。還有的國家稱勾股定理為“平方定理”。
在陳子后一二百年,希臘的著名數學家畢達哥拉斯發現了這個定理,因此世界上許多國家都稱勾股定理為“畢達哥拉斯”定理.為了慶祝這一定理的發現,畢達哥拉斯學派殺了一百頭牛酬謝供奉神靈,因此這個定理又有人叫做“百牛定理”.前任美國第二十屆總統加菲爾德證明了勾股定理(1876年4月1日)。
證明
這個定理有許多證明的方法,其證明的方法可能是數學眾多定理中最多的。路明思(ElishaScottLoomis)的pythagoreanproposition一書中總共提到367種證明方式。
有人會嘗試以三角恒等式(例如:正弦和余弦函數的泰勒級數)來證明勾股定理,但是,因為所有的基本三角恒等式都是建基于勾股定理,所以不能作為勾股定理的證明(參見循環論證)。
第三篇:勾股定理證明方法(精選)
勾股定理證明方法
勾股定理是初等幾何中的一個基本定理。所謂勾股定理,就是指在直角三角形中,兩條直角邊的平方和等于斜邊的平方。這個定理有十分悠久的歷史,幾乎所有文明古國(希臘、中國、埃及、巴比倫、印度等)對此定理都有所研究。勾股定理在西方被稱為畢達哥拉斯定理,相傳是古希臘數學家兼哲學家畢達哥拉斯于公元前550年首先發現的。
中國古代對這一數學定理的發現和應用,遠比畢達哥拉斯早得多。中國最早的一部數學著作——《周髀算經》的開頭,記載著一段周公向商高請教數學知識的對話:周公問:“我聽說您對數學非常精通,我想請教一下:天沒有梯子可以上去,地也沒法用尺子去一段一段丈量,那么怎樣才能得到關于天地得到數據呢?” 商高回答說:“數的產生來源于對方和圓這些形體的認識。其中有一條原理:當直角三角形‘矩'得到的一條直角邊‘勾'等于3,另一條直角邊’股'等于4的時候,那么它的斜邊'弦'就必定是5。這個原理是大禹在治水的時候就總結出來的呵。” 如果說大禹治水因年代久遠而無法確切考證的話,那么周公與商高的對話則可以確定在公元前1100年左右的西周時期,比畢達哥拉斯要早了五百多年。其中所說的勾3股4弦5,正是勾股定理的一個應用特例。所以現在數學界把它稱為勾股定理是非常恰當的。
在《九章算術》一書中,勾股定理得到了更加規范的一般性表達。書中的《勾股章》說;“把勾和股分別自乘,然后把它們的積加起來,再進行開方,便可以得到弦?!薄毒耪滤阈g》系統地總結了戰國、秦、漢以來的數學成就,共收集了246個數學的應用問題和各個問題的解法,列為九章,可能是所有中國數學著作中影響最大的一部。
中國古代的數學家們最早對勾股定理進行證明的,是三國時期吳國的數學家趙爽。趙爽創制了一幅“勾股圓方圖”,用形數結合得到方法,給出了勾股定理的詳細證明。
上中間的那個小正方形組成的。
每個直角三角形的面積為ab/2;
中間的小正方形邊長為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=c
2化簡后便可得: a2+b2=c2
在這幅“勾股圓方圖”中,以弦為邊長得到正方形ABDE是由4個相等的直角三角形再加
劉徽在證明勾股定理時也是用以形證數的方法,劉徽用了“出入相補法”即剪貼證明法,他把勾股為邊的正方形上的某些區域剪下來(出),移到以弦為邊的正方形的空白區域內(入),結果剛好填滿,完全用圖解法就解決了問題。
1876年4月1日,伽菲爾德在《新英格蘭教育日志》上發表了他對勾股定理的證法。1881年,伽菲爾德就任美國第二十任總統后來,人們為了紀念他對勾股定理直觀、簡捷、易懂、明了的證明,就把這一證法稱為“總統”證法
古代數學家們對于勾股定理的發現和證明,在世界數學史上具有獨特的貢獻和地位。尤其是其中體現出來的“形數統一”的思想方法,更具有科學創新的重大意義。
第四篇:勾股定理五種證明方法
勾股定理五種證明方法
【證法1】
做8
個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c,再做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們像上圖那樣拼成兩個正方形.從圖上可以看到,這兩個正方形的邊長都是a + b,所以面積相等.即
11a2?b2?4?ab?c2?4?ab22,整理得a2?b2?c2.【
證法2】(鄒元治證明)
以a、b 為直角邊,以c為斜邊做四個全等的直角三角形,則每個直角三角
1ab2形的面積等于.把這四個直角三角形拼成如圖所示形狀,使A、E、B三點在一條直線上,B、F、C三點在一條直線上,C、G、D三點在一條直線上.∵ RtΔHAE ≌ RtΔEBF,∴ ∠AHE = ∠BEF.∵ ∠AEH + ∠AHE = 90o, ∴ ∠AEH + ∠BEF = 90o.∴ ∠HEF = 180o―90o= 90o.∴ 四邊形EFGH是一個邊長為c的正方形.它的面積等于c2.∵ RtΔGDH ≌ RtΔHAE,∴ ∠HGD = ∠EHA.∵ ∠HGD + ∠GHD = 90o,∴ ∠EHA + ∠GHD = 90o.又∵ ∠GHE = 90o,∴ ∠DHA = 90o+ 90o= 180o.2??a?b∴ ABCD是一個邊長為a + b的正方形,它的面積等于.∴ ?a?b?21?4?ab?c
22222.∴ a?b?c.【證法3】(梅文鼎證明)
做四個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為
c.把它們拼成如圖那樣的一個多邊形,使D、E、F在一條直線上.過C作AC的延長線交DF于點P.∵ D、E、F在一條直線上, 且RtΔGEF ≌ RtΔEBD,∴ ∠EGF = ∠BED,∵ ∠EGF + ∠GEF = 90°,∴ ∠BED + ∠GEF = 90°,∴ ∠BEG =180o―90o= 90o.又∵ AB = BE = EG = GA = c,∴ ABEG是一個邊長為c的正方形.∴ ∠ABC + ∠CBE = 90o.∵ RtΔABC ≌ RtΔEBD,∴ ∠ABC = ∠EBD.∴ ∠EBD + ∠CBE = 90o.即∠CBD= 90o.又∵ ∠BDE = 90o,∠BCP = 90o,ABC = BD = a.∴ BDPC是一個邊長為a的正方形.同理,HPFG是一個邊長為b的正方形.設多邊形GHCBE的面積為S,則
11a2?b2?S?2?ab,c2?S?2?ab22,222∴a?b?c.【證法4】(1876年美國總統Garfield證明)
以a、b 為直角邊,以c為斜邊作兩個全等的直角三角形,則每個直角三角1ab2形的面積等于.把這兩個直角三角形拼成如圖所示形狀,使A、E、B三點在一條直線上.∵ RtΔEAD ≌ RtΔCBE,∴ ∠ADE = ∠BEC.∵ ∠AED + ∠ADE = 90o, ∴ ∠AED + ∠BEC = 90o.∴ ∠DEC = 180o―90o= 90o.∴ ΔDEC是一個等腰直角三角形,12c2它的面積等于.又∵ ∠DAE = 90o, ∠EBC = 90o,∴ AD∥BC.1?a?b?
2∴ ABCD是一個直角梯形,它的面積等于2.1?a?b?2?2?1ab?1c2
22.∴ 2
222∴ a?b?c.【證法5】(辛卜松證明)
DD
設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b,斜邊的長為c.作邊長是a+b的正方形ABCD.把正方形ABCD劃分成上方左圖所示的幾個部分,則正方形ABCD
222??a?b?a?b?2ab;把正方形ABCD劃分成上方右圖所示的幾個的面積為
部分,則正方形ABCD的面積為
222∴a?b?2ab?2ab?c,222∴a?b?c.?a?b?21?4?ab?c222 =2ab?c.初二(1)
第五篇:勾股定理的證明方法
勾股定理的證明方法
緒論
勾股定理是世界上應用最廣泛,歷史最悠久,研究最深入的定理之一,是數學、幾何中的重要且基本的工具。而數千年來,許多民族、許多個人對于這個定理之證明數不勝數,達三百余種??梢?,勾股定理是人類利用代數思想、數學思想解決幾何問題、生活實際問題的共同智慧之結晶,也是公理化證明體系的開端。
第一節 勾股定理的基本內容
文字表述:在任何一個的直角三角形中,兩條直角邊的長度的平方和等于斜邊長度的平方。數學表達:如果直角三角形的兩直角邊長分別為a,b,斜邊長為c,那么a^2+b^2=c^2 事實上,它是余弦定理之一種特殊形式。
第二節勾股定理的證明
2.1歐洲
在歐洲,相傳最早證明勾股定理的是畢達哥拉斯,故在歐洲該定理得名畢達哥拉斯定理;又因畢達哥拉斯在證畢此定理后宰殺一百頭牛慶祝,故亦稱百牛定理。
歐洲最早記載這一定理之書籍,屬歐幾里得《幾何原本》。
畢達哥拉斯的證明方法(相傳):
一說采用拼圖法,一說采用定理法。
做8個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c,再做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們像左圖那樣拼成兩個正方形。
從圖上可以看到,這兩個正方形的邊長都是a + b,所以面積相等。
a2+b2+4×1/2ab = c2+4×1/2ab,整理即可得到。
定理法就是幾何原本當中的證法:
設△ABC為一直角三角形,其中A為直角。從A點劃一直線至對邊,使其垂直于對邊上的正方形。此線把對邊上的正方形一分為二,其面積分別與其余兩個正方形相等。
在正式的證明中,我們需要四個輔助定理如下:如果兩個三角形有兩組對應邊和這兩組邊所夾的角相等,則兩三角形全等。(SAS定理)三角形面積是任一同底同高之平行四邊形面積的一半。任意一個正方形的面積等于其二邊長的乘積。任意一個四方形的面積等于其二邊長的乘積(據輔助定理3)。證明的概念為:把上方的兩個正方形轉換成兩個同等面積的平行四邊形,再旋轉并轉換成下方的兩個同等面積的長方形。
2.2 中國
《周髀算經》、《九章算術》當中都有相關問題的記載。
周髀算經的證明方法:
“數之法出于圓方,圓出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。故折矩,以為句廣三,股修四,徑隅五。既方之,外半其一矩,環而共盤,得成三四五,兩矩共長二十有五,是謂積矩?!薄跃氐膬蓷l邊畫正方形(勾方、股方),根據矩的弦外面再畫一個矩(曲尺,實際上用作直角三角),將“外半其一矩”得到的三角形剪下環繞復制形成一個大正方形,可看到其中有 邊長三勾方、邊長四股方、邊長五弦方 三個正方形。驗算勾方、股方的面積之和,與弦方的面積二十五相等——從圖形上來看,大正方形減去四個三角形面積后為弦方,再是大正方形 減去 右上、左下兩個長方形面積后為 勾方股方之和。因三角形為長方形面積的一半,可推出 四個三角形面積 等于 右上、左下兩個長方形面積,所以 勾方+股方=弦方。趙爽弦圖或許是中國人最著名的一種證法。
趙爽創制了一幅“勾股圓方圖”,用形數結合得到方法,給出了勾股定理的詳細證明。在這幅“勾股圓方圖”中,以弦為邊長得到正方形ABDE是由4個相等的直角三角形再加上中間的那個小正方形組成的。每個直角三角形的面積為ab/2;中間的小正方形邊長為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;
化簡后便可得:
a2 + b2= c2
亦即:
c=√(a2 + b2)
可見,中國古人主要采取拼圖法進行證明。后來美國總統加菲爾德也曾采用拼圖法,利用面積巧妙的證明了勾股定理,他用了兩個全等的直角三角形拼成一個梯形,利用面積法進行證明,非常巧妙。
2.3 其他方法
最快:射影定理法,利用相似形來證明。
面積思想:利用三角形五心的性質,利用面積來證明。
綜上所述,勾股定理的證明是人類智慧的結晶。