有没有勾股定理的证明方法,10种以上,txt格式(带图)

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/09 09:36:41

有没有勾股定理的证明方法,10种以上,txt格式(带图)
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有没有勾股定理的证明方法,10种以上,txt格式(带图)

证法1

  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.过点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 

  A2+B2=C2 

    

证法2

  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 = 90°, 

  ∠ABC + ∠MBA = ∠MBC = 90°, 

  ∴ ∠QBM = ∠ABC, 

  又∵ ∠BMP = 90°,∠BCA = 90°,BQ = BA = c, 

  ∴ RtΔBMQ ≌ RtΔBCA. 

  同理可证RtΔQNF ≌ RtΔAEF.即A2+B2=C2 

证法3

  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. 再作一个边长为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, 

  A2+B2=C2. 

证法4

  作三个边长分别为a、b、c的三角形,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A2+B2=C2 

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 = AB².同理可证,四边形 CKLE 必须有相同的面积 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;.此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.47节所提出的 

证法6(欧几里德(Euclid)射影定理证法)

  如图1,Rt△ABC中,∠ABC=90°,BD是斜边AC上的高 

  通过证明三角形相似则有射影定理如下: 

  (1)(BD)2;=AD•DC, 

  (2)(AB)2;=AD•AC , 

  (3)(BC)2;=CD•AC.  

  由公式(2)+(3)得:(AB)2;+(BC)2;=AD•AC+CD•AC =(AD+CD)•AC=(AC)2;, 

  图1即 (AB)2;+(BC)2;=(AC)2,这就是勾股定理的结论. 

    

图1

证法七(赵爽弦图)

  在这幅“勾股圆方图”中,以弦为边长得到正方形ABDE是由4个相等的直角三角形再加上中间的那个小正方形组成的.每个直角三角形的面积为ab/2;中间懂得小正方形边长为b-a,则面积为(b-a)2.于是便可得如下的式子: 

  4×(ab/2)+(b-a)2 =c2;  

  化简后便可得:a2 +b2 =c2; 

  亦即:c=(a2 +b2 )1/2 

  勾股定理的别名 勾股定理,是几何学中一颗光彩夺目的明珠,被称为“几何学的基石”,而且在高等数学和其他学科中也有着极为广泛的应用.正因为这样,世界上几个文明古国都已发现并且进行了广泛深入的研究,因此有许多名称. 

  中国是发现和研究勾股定理最古老的国家之一.中国古代数学家称直角三角形为勾股形,较短的直角边称为勾,另一直角边称为股,斜边称为弦,所以勾股定理也称为勾股弦定理.在公元前1000多年,据记载,商高(约公元前1120年)答周公曰“故折矩,以为句广三,股修四,径隅五.既方之,外半其一矩,环而共盘,得成三四五.两矩共长二十有五,是谓积矩.”因此,勾股定理在中国又称“商高定理”.在公元前7至6世纪一中国学者陈子,曾经给出过任意直角三角形的三边关系即“以日下为勾,日高为股,勾、股各乘并开方除之得邪至日. 

  在法国和比利时,勾股定理又叫“驴桥定理”.还有的国家称勾股定理为“平方定理”. 

  在陈子后一二百年,希腊的著名数学家毕达哥拉斯发现了这个定理,因此世界上许多国家都称勾股定理为“毕达哥拉斯”定理.为了庆祝这一定理的发现,毕达哥拉斯学派杀了一百头牛酬谢供奉神灵,因此这个定理又有人叫做“百牛定理”. 

  前任美国第二十届总统伽菲尔德证明了勾股定理(1876年4月1日). 

  1 周髀算经, 文物出版社,1980年3月, 据宋代嘉定六年本影印,1-5页. 

  2. 陈良佐:周髀算经勾股定理的证明与出入相补原理的关系.刊於《汉学研究》, 1989年第7卷第1期,255-281页. 

  3. 李国伟: 论「周髀算经」“商高曰数之法出于圆方”章.刊於《第二届科学史研讨会汇刊》, 台湾,1991年7月, 227-234页. 

  4. 李继闵:商高定理辨证.刊於《自然科学史研究》,1993年第12卷第1期,29-41页. 

  5. 曲安京: 商高、赵爽与刘徽关於勾股定理的证明.刊於《数学传播》20卷, 台湾,1996年9月第3期, 20-27页 

证法8(达芬奇的证法)

    

达芬奇的证法

  三张纸片其实是同一张纸,把它撕开重新拼凑之后,中间那个“洞”的面积前后仍然是一样的,但是面积的表达式却不再相同,让这两个形式不同的表达式相等,就能得出一个新的关系式——勾股定理,所有勾股定理的证明方法都有这么个共同点.观察纸片一,因为要证的事勾股定理,那么容易知道EB⊥CF,又因为纸片的两边是对称的,所以能够知道四边形ABOF和CDEO都是正方形.然后需要知道的是角A'和角D'都是直角,原因嘛,可以看纸片一,连结AD,因为对称的缘故,所以∠BAD=∠FAD=∠CDA=∠EDA=45°,那么很明显,图三中角A'和角D'都是直角. 

  证明: 

  第一张中多边形ABCDEF的面积S1=S正方形ABOF+S正方形CDEO+2S△BCO=OF2+OE2+OF•OE 

  第三张中多边形A'B'C'D'E'F'的面积S2=S正方形B'C'E'F'+2△C'D'E'=E'F'2+C'D'•D'E' 

  因为S1=S2 

  所以OF2+OE2+OF•OE=E'F'2+C'D'•D'E' 

  又因为C'D'=CD=OE,D'E'=AF=OF 

  所以OF2+OE2=E'F'2 

  因为E'F'=EF 

  所以OF2+OE2=EF2 

  勾股定理得证. 

证法9

  从这张图可以得到一个矩形和三个三角形,推导公式如下: 

    

b ( a + b )= 1/2c2 + ab + 1/2(b + a)(b - a) 

  矩形面积 =(中间三角形)+(下方)2个直角三角形+(上方)1个直 

  角三角形. 

  (简化) 2ab + 2b2;= c2; + b2;- a2;+ 2ab 

  2b2 - b2 + a2 = c2; 

  a2 + b2 = c2; 

  注:根据加菲尔德图进一步得到的图形. 

证法10

  在Rt三角形ABC中,角C=90度,作CH垂直于AB于H. 

  令a/sinA=b/sinB=c/sinC=d 

  1=sin90=sinC=c/d=AH/d+BH/d=cosA×b/d+cosB×a/d=cosA×sinB+cosB×sinA=a/c•a/c+b/c•b/c 

  =(a^2+b^2)/c^2=1 

  所以a^2+b^2=c^2 

  得证.