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  能不能不用勾股定理证明边长为三、四、五的三角形是直角三角形最好用纯几何方法,不要用三角函数

  能不能不用勾股定理证明边长为三、四、五的三角形是直角三角形

  最好用纯几何方法,不要用三角函数

1回答
2020-05-19 01:58
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单懿

  勾股定理的证明:

  证法1】(梅文鼎证明)

  作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RtΔGEF≌RtΔEBD,

  ∴∠EGF=∠BED,

  ∵∠EGF+∠GEF=90°,

  ∴∠BED+∠GEF=90°,

  ∴∠BEG=180°―90°=90°

  又∵AB=BE=EG=GA=c,

  ∴ABEG是一个边长为c的正方形.

  ∴∠ABC+∠CBE=90°

  ∵RtΔABC≌RtΔEBD,

  ∴∠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

  ,

  ∴BDPC的面积也为S,HPFG的面积也为S由此可推出:a^2+b^2=c^2

  【证法2】(项明达证明)

  作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(b>a),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QP‖BC,交AC于点P.

  过点B作BM⊥PQ,垂足为M;再过点

  F作FN⊥PQ,垂足为N.

  ∵∠BCA=90°,QP‖BC,

  ∴∠MPC=90°,

  ∵BM⊥PQ,

  ∴∠BMP=90°,

  ∴BCPM是一个矩形,即∠MBC=90°.

  ∵∠QBM+∠MBA=∠QBA=°,

  ∠ABC+∠MBA=∠MBC=90°,

  ∴∠QBM=∠ABC,

  又∵∠BMP=90°,∠BCA=90°,BQ=BA=c,

  ∴RtΔBMQ≌RtΔBCA.

  同理可证RtΔQNF≌RtΔAEF.即a^2+b^2=c^2

  【证法3】(赵浩杰证明)

  作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(b>a),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.

  分别以CF,AE为边长做正方形FCJI和AEIG,

  ∵EF=DF-DE=b-a,EI=b,

  ∴FI=a,

  ∴G,I,J在同一直线上,

  ∵CJ=CF=a,CB=CD=c,

  ∠CJB=∠CFD=90°,

  ∴RtΔCJB≌RtΔCFD,

  同理,RtΔABG≌RtΔADE,

  ∴RtΔCJB≌RtΔCFD≌RtΔABG≌RtΔADE

  ∴∠ABG=∠BCJ,

  ∵∠BCJ+∠CBJ=90°,

  ∴∠ABG+∠CBJ=90°,

  ∵∠ABC=90°,

  ∴G,B,I,J在同一直线上,

  所以a^2+b^2=c^2

  【证法4】(欧几里得证明)

  作三个边长分别为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CL⊥DE,

  交AB于点M,交DE于点L.

  ∵AF=AC,AB=AD,

  ∠FAB=∠GAD,

  ∴ΔFAB≌ΔGAD,

  ∵ΔFAB的面积等于,

  ΔGAD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a的平方+b的平方=c的平方

  【证法5】欧几里得的证法

  《几何原本》中的证明

  在欧几里得的《几何原本》一书中提出勾股定理由以下证明后可成立.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,使其垂直于对边上的正方形.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.

  在正式的证明中,我们需要四个辅助定理如下:

  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定理)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.任意一个四方形的面积等于其二边长的乘积(据辅助定理3).证明的概念为:把上方的两个正方形转换成两个同等面积的平行四边形,再旋转并转换成下方的两个同等面积的长方形.

  其证明如下:

  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.此线将分别与BC和DE直角相交于K、L.分别连接CF、AD,形成两个三角形BCF、BDA.∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A和G都是线性对应的,同理可证B、A和H.∠CBD和∠FBA皆为直角,所以∠ABD等于∠FBC.因为AB和BD分别等于FB和BC,所以△ABD必须相等于△FBC.因为A与K和L是线性对应的,所以四方形BDLK必须二倍面积于△ABD.因为C、A和G有共同线性,所以正方形BAGF必须二倍面积于△FBC.因此四边形BDLK必须有相同的面积BAGF=AB^2.同理可证,四边形CKLE必须有相同的面积ACIH=AC^2.把这两个结果相加,AB^2+AC^2;=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AB^2+AC^2=BC^2.此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.47节所提出的

2020-05-19 02:03:06

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