勾股定理,一個偉大的定理。 在無數(shù)個關(guān)于最重要的數(shù)學(xué)公式(定理)的排行榜中都有它的一席之地。 簡潔,明了。 據(jù)說,到目前為止,關(guān)于勾股定理一共有400多種證法,甚至連美國第17任總統(tǒng)加菲爾德也給出過一種證明方法。四十多年前剛恢復(fù)高考的時候,還曾經(jīng)把勾股定理的證明放到高考數(shù)學(xué)的試題中去,當(dāng)年還難道過一大片考生。 在西方,勾股定理又被稱為畢達哥拉斯定理。從名字上就可以知道,在歐洲,這個定理最早是由畢達哥拉斯發(fā)現(xiàn)的。畢達哥拉斯發(fā)現(xiàn)了這個定理之后過于興奮,直接就宰了一百頭牛大宴賓客,所以又叫百牛定理。這個定理還有個很牛逼的后果就是直接導(dǎo)致了無理數(shù)被發(fā)現(xiàn),由此還引發(fā)了一場血案,由于本書的空白處太少寫不下,有興趣的可以網(wǎng)上搜一下。 言歸正傳,我們來看看勾股定理的內(nèi)容: 已知直角三角形三邊為a,b,c,其中a,b為直角邊,則
我們就挑一種最通俗易懂的證明方法來證一下。 如圖所示,把四個全等的直角三角形拼成一個正方形,則大正方形的面積等于四個直角三角形和里面小正方形的面積和,于是: 移項即得定理。 是不是很簡潔? 這個定理在平面幾何中有著非常廣泛的應(yīng)用,接下來我們就來看看在求面積的問題中它能發(fā)揮什么作用。為了方便,對于直角三角形我們簡寫做Rt△,今后不再說明。 例:已知在等腰Rt△ABC中,斜邊AB上有點D,已知CD=7,BD-AD=4,求△ABC的面積。 如果我們已經(jīng)知道了有勾股定理這個工具,那我該如何判斷這個題目是否用勾股定理來做呢? 首先當(dāng)然看有沒有直角,如果題目中一個直角都沒有,那么確實很難想到用勾股定理,本題中有直角,所以勾股定理可以用——但這并不是首先想到的。 題目要求的是△ABC的面積,而且是等腰直角三角形,所以我們只要知道一條直角邊這個題目就做完了,因此最容易想到的思路應(yīng)該是求AC或者BC的長度。 對小學(xué)生來說,沒有三角的工具,這個看來很難做到——否則的話余弦定理一下子就能把所有的線段都算得明明白白的。 既然此路不通,那么只剩下求斜邊AB以及AB邊上的高這一條路了,對不對? 此時我們?nèi)匀粵]有想到用勾股定理的話也是正常的,只是這個時候應(yīng)該要想到過C作CH垂直于AB,很顯然,如果我們再拼一個一模一樣的等腰直角三角形上去構(gòu)成一個正方形,可以看出CH恰好是一條對角線的一半——也就是AB的一半,因此求出CH題目就做完了。 此時BD-AD=4,顯然DH=(BD-AD)/2=2,所以 問題來了,小學(xué)生開根號沒學(xué)過怎么辦? 肯定有繞開的辦法?。”绕馃o法算出AC和BC的長度來說,能算出斜邊上高的平方已經(jīng)是個不小的收獲了!我們注意到AB=2CH,而△ABC的面積等于1/2×AB×CH=1/2 ×2CH×CH,于是我們得到最后的結(jié)果就是45。 等等,勾股定理怎么不知不覺就用出來了? 很正常啊,找思路,一定是找最自然的那條路。一組底和高不能用,就換一組,換完了以后發(fā)現(xiàn)已知線段長度都能用的上,那不就做完了?
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