多种方法证明勾股定理.doc

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1、多种方法证明勾股定理【证法1】(课本上的证明方法)做8个全等的直角三角形,设它们的两条直角边长分别为a、b,斜边长为c,再做三个边长分别为a、b、c的正方形,把它们像上图那样拼成两个正方形。从图上可以看到,这两个正方形的边长都是a + b,所以面积相等。即,整理得 。【证法2】(中国古代数学家邹元治的证明)以a、b 为直角边,以c为斜边做四个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于 。把这四个直角三角形拼成如图所示形状,使A、E、B三点在一条直线上,B、F、C三点在一条直线上,C、G、D三点在一条直线上。 RtHAE RtEBF, AHE = BEF。 AEH + AHE = 90, AE

2、H + BEF = 90。 HEF = 18090= 90。 四边形EFGH是一个边长为c的正方形. 它的面积等于c2。 RtGDH RtHAE, HGD = EHA。 HGD + GHD = 90, EHA + GHD = 90。又 GHE = 90, DHA = 90+ 90= 180。 ABCD是一个边长为a + b的正方形,它的面积等于. 。 。【证法3】(三国时期赵爽的证明)以a、b 为直角边(ba), 以c为斜边作四个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于 。 把这四个直角三角形拼成如图所示形状。 RtDAH RtABE, HDA = EAB。 HAD + HAD = 90,

3、 EAB + HAD = 90, ABCD是一个边长为c的正方形,它的面积等于c2。 EF = FG =GH =HE = ba ,HEF = 90。 EFGH是一个边长为ba的正方形,它的面积等于。 。 .【证法4】(1876年美国总统Garfield证明)以a、b 为直角边,以c为斜边作两个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于 。把这两个直角三角形拼成如图所示形状,使A、E、B三点在一条直线上。 RtEAD RtCBE, ADE = BEC。 AED + ADE = 90, AED + BEC = 90。 DEC = 18090= 90。 DEC是一个等腰直角三角形,它的面积等于 。

4、又 DAE = 90, EBC = 90, ADBC。 ABCD是一个直角梯形,它的面积等于 。 。 。【证法5】(今安徽省宣城市宣州区清代数学家梅文鼎的证明)做四个全等的直角三角形,设它们的两条直角边长分别为a、b ,斜边长为c。把它们拼成如图那样的一个多边形,使D、E、F在一条直线上。过C作AC的延长线交DF于点P。 D、E、F在一条直线上, 且RtGEF RtEBD, EGF = BED, EGF + GEF = 90, BED + GEF = 90, BEG =18090= 90。又 AB = BE = EG = GA = c, ABEG是一个边长为c的正方形。 ABC + CBE =

5、 90。 RtABC RtEBD, ABC = EBD。 EBD + CBE = 90。 即 CBD= 90。又 BDE = 90,BCP = 90,BC = BD = a。 BDPC是一个边长为a的正方形.同理,HPFG是一个边长为b的正方形.设多边形GHCBE的面积为S,则 , 。【证法6】(今杭州清代数学家项明达的证明)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(ba),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QPBC,交AC于点P。 过点B作BMPQ,垂足为M;再过点F作FNPQ,垂足为N。 BCA = 90

6、,QPBC, MPC = 90, BMPQ, 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, RtBMQ RtBCA。同理可证RtQNF RtAEF。从而将问题转化为【证法4】(梅文鼎证明)。【证法7】(古希腊的数学家欧几里得的证明)做三个边长分别为a、b、c的正方形,把它们拼成如图所示形状,使H、C、B三点在一条直线上,连结BF、CD. 过C作CLDE,交AB于点M,交DE于点L.。 AF = AC,AB =

7、 AD,FAB = GAD, FAB GAD, FAB的面积等于 ,GAD的面积等于矩形ADLM的面积的一半, 矩形ADLM的面积 =。同理可证,矩形MLEB的面积 =。 正方形ADEB的面积 = 矩形ADLM的面积 + 矩形MLEB的面积, ,即 。【证法8】(利用相似三角形性质证明)如图,在RtABC中,设直角边AC、BC的长度分别为a、b,斜边AB的长为c,过点C作CDAB,垂足是D。 在ADC和ACB中, ADC = ACB = 90,CAD = BAC, ADC ACB.ADAC = ACAB,即 。同理可证,CDB ACB,从而有 。 ,即 。【证法9】(西周朝代杨作玫的证明)做两

8、个全等的直角三角形,设它们的两条直角边长分别为a、b(ba),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AFAC,AF交GT于F,AF交DT于R。 过B作BPAF,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 = 90,PAC = 90, DAH = BAC。又 DHA = 90,BCA = 90,AD = AB = c, RtDHA RtBCA。 DH = BC = a,AH = AC = b。由作法可知, PBCA 是一个矩形,所以 RtAPB RtBCA. 即PB = CA = b,AP= a,从而PH = ba。 Rt

9、DGT RtBCA ,RtDHA RtBCA。 RtDGT RtDHA 。 DH = DG = a,GDT = HDA 。 又 DGT = 90,DHF = 90,GDH = GDT + TDH = HDA+ TDH = 90, DGFH是一个边长为a的正方形。 GF = FH = a . TFAF,TF = GTGF = ba . TFPB是一个直角梯形,上底TF=ba,下底BP= b,高FP=a +(ba)。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 = , = 。 把代入,得 = = 。 。【证法10】(今江苏苏州市元和县古代数学家李锐的证明)设直角三角形两直角边的长分别

10、为a、b(ba),斜边的长为c。 做三个边长分别为a、b、c的正方形,把它们拼成如图所示形状,使A、E、G三点在一条直线上。 用数字表示面积的编号(如图)。 TBE = ABH = 90, TBH = ABE.又 BTH = BEA = 90,BT = BE = b, RtHBT RtABE。 HT = AE = a。 GH = GTHT = ba。又 GHF + BHT = 90,DBC + BHT = TBH + BHT = 90, GHF = DBC。 DB = EBED = ba,HGF = BDC = 90, RtHGF RtBDC. 即 。过Q作QMAG,垂足是M. 由BAQ =

11、BEA = 90,可知 ABE= QAM,而AB = AQ = c,所以RtABE RtQAM 。又RtHBT RtABE. 所以RtHBT RtQAM, 即 。 由RtABE RtQAM,又得QM = AE = a,AQM = BAE。 AQM + FQM = 90,BAE + CAR = 90,AQM = BAE, FQM = CAR。又 QMF = ARC = 90,QM = AR = a, RtQMF RtARC, 即 。 , , ,又 , , , = = ,即 。【证法11】(利用切割线定理证明)在RtABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c。如图,以B为圆心a

12、为半径作圆,交AB及AB的延长线分别于D、E,则BD = BE = BC = a。因为BCA = 90,点C在B上,所以AC是B 的切线。由切割线定理,得= ,即, 。【证法12】(利用多列米定理证明)在RtABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c(如图)。过点A作ADCB,过点B作BDCA,则ACBD为矩形,矩形ACBD内接于一个圆。根据多列米定理,圆内接四边形对角线的乘积等于两对边乘积之和,有, AB = DC = c,AD = BC = a,AC = BD = b, ,即 , 。【证法13】(作直角三角形的内切圆证明)在RtABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c。作RtABC的内切圆O,切点分别为D、E、F(如图),设O的半径为r。 AE = AF,BF = BD,CD = CE, = = r + r = 2r,即 , 。 ,即 , , ,又 =

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