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勾股定理论文

2023-06-16 00:39 作者:咖啡浓茶拯救作业  | 我要投稿

当我们画出一个直角三角形(a>0且a,b为直角边)

 

 

 

 

根据三角形的三边关系:三角形的任意两边之和大于第三边,任意两边只差小于第三边,不难得出一下结论:

a+b>c

a-b<c

经过整理可得

a-b<c<a+b

∵a>b,且a,b,c均为正数

∴a-b>0,(a-b)²<c<(a+b)²

a²+b²-2ab<c²<a²+b²+2ab

到这里我们发现,

c²处于a²+b²-2ab与a²+b²+2ab之间,

c是不是它们两数的中间值呢?

如果是,那么我们就可以作出有关这个猜想的等式,并使用数形结合的方法进行推导:

a²+b²=c²,假如有一个两条直角边分别为3和4的直角三角形,

也就是a=3,b=4,那么

若把它画出来,再用尺子量一下,可以发现第三条边的长度确实是5,这与我们计算的结果一样。再试试直角边长分别为6和8,8和15等数据,画出的图示也与计算的结果相等。

既然直角三角形的三边关系这么神奇,那么其它样子的三角形是不是也符合这一规律呢?

我们可以画一个两边长为3和4的锐角三角形,结果第三条边计算结果是5,但测量结果小于5;或者画一个两边长为3和4的钝角三角形,结果第三条边计算结果是5,但测量结果大于5。

再如果我们将a,c的位置互换一下,得b²+c²=a²,代入数字4²+5²=3²。这个等式使不成立得,即使使用测量法查不出错误,将b,c互换得结果也是如此。

显然,这个猜想目前能作用在直角三角形中并且c不能与其它单独得某个字母互换位置。其实,这个猜想先人已经提出来并验证过了。它的名字叫“勾股定理”。

 

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,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦。在中国,周朝时期的商高最先提出了“勾三股四弦五”的勾股定理的特例。在西方,最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派,他们用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和。以上在《九章算术》《几何原本》内均有记载。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

勾股定理的证法有500多种,其中,最早对勾股定理进行证明的,是三国时期吴国的数学家赵爽。这张图对后世的影响及其重大,2002年第24届国际数学家大会用它做过会标

 

如图,已知IJLK是正方形且三角形①②③④⑤⑥⑦⑧为直角三角形

解:设BC=a,AB=c,AC=b

∴DF=IB=DK=GE=EL=AH=JA=BC=a

ID=BF=DG=KE=EH=AL=BJ=CA=b

∵三角形①②③④⑤⑥⑦⑧为直角三角形

∴它们全等(SAS)

∴BD=DE=AE=BA=c

∴CF=BF-BC=b-a

同理可得CH=HG=GF=CF=b-a

所以SCHFG=(b-a)²

又∵SCHFG=SBADE -S△BDF-S△DGE-S△AHE-S△ACB=C²-4×½ab=c²-2ab

SCHFG=SCHFG

即(b-a)²=c²-2ab

b²+a²-2ab=c²-2ab

a²+b²=c²

 

除此之外,还可以这样证明,证明:

解:设EC=a,AE=b,AC=c,

在直角梯形ABDE中,∠AEC=∠CDB=90°,△AEC≌△CDB,AE=CD=b,CE=BD=a,AC=BC=c

S△AEC=S△CDB=ab/2

S△ACB=c²/2

SAEDB=(a+b)(a+b)/2

S△AE+CS△CDB+S△ACB=S△BEAD

∴ab/2+ab/2+c²/2=(a+b)²/2

∴ab+c²/2=ab+(a²+b²)/2

∴c²=a²+b²

以上这种方法叫“加菲尔德证法”又称“总统证法”

 

有了勾股定理,我们可以解决一些实际问题。如:

 

“我国古代有这样一道数学题:“枯木一根直立地上,高2丈,周3尺,有葛藤自根缠绕而上,5周而达其顶.问葛藤之长几何?”这里1丈=10尺,葛藤之长指它的最短长度.解题时,枯木视为圆柱体(如图所示)周3尺指圆柱体底面周长3尺.那么葛藤的长是 __________ 尺.”

作图,得

 

 

 

  

 

 

 

AB²=24²+(6*3)²,

解得AB=±30

∵AB>0

∴当AB=-30时不合题意,舍去

当AB=30时,符合题意

∴综上所述,AB=30

即此题答案为30.

 

勾股定理是欧氏几何的基础定理,并有巨大的实用价值同时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。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。我们站在先人的肩膀上思考这问题,计算着答案。咱这一代需要做的,就是努力学习,了解先人的智慧并给后人提供更多知识,为数学这座宫殿添砖加瓦 。

 

 


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