勾股定理16種經典證明方法

2021-03-03 21:32:53 字數 5317 閱讀 2966

勾股定理的證明

【證法1】

做8個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c,再做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們像上圖那樣拼成兩個正方形.

從圖上可以看到,這兩個正方形的邊長都是a + b,所以面積相等. 即

, 整理得 .

【證法2】(鄒元治證明)

以a、b 為直角邊,以c為斜邊做四個全等的直角三角形,則每個直角三角形的面積等於. 把這四個直角三角形拼成如圖所示形狀,使a、e、b三點在一條直線上,b、f、c三點在一條直線上,c、g、d三點在一條直線上.

∵ rtδhae ≌ rtδebf,

∴ ∠ahe = ∠bef.

∵ ∠aeh + ∠ahe = 90,

∴ ∠aeh + ∠bef = 90.

∴ ∠hef = 180―90= 90.

∴ 四邊形efgh是乙個邊長為c的

正方形. 它的面積等於c2.

∵ rtδgdh ≌ rtδhae,

∴ ∠hgd = ∠eha.

∵ ∠hgd + ∠ghd = 90,

∴ ∠eha + ∠ghd = 90.

又∵ ∠ghe = 90,

∴ ∠dha = 90+ 90= 180.

∴ abcd是乙個邊長為a + b的正方形,它的面積等於.

【證法3】(趙爽證明)

以a、b 為直角邊(b>a), 以c為斜

邊作四個全等的直角三角形,則每個直角

三角形的面積等於. 把這四個直角三

角形拼成如圖所示形狀.

∵ rtδdah ≌ rtδabe,

∴ ∠hda = ∠eab.

∵ ∠had + ∠had = 90,

∴ ∠eab + ∠had = 90,

∴ abcd是乙個邊長為c的正方形,它的面積等於c2.

∵ ef = fg =gh =he = b―a ,

∠hef = 90.

∴ efgh是乙個邊長為b―a的正方形,它的面積等於.

∴ .∴ .

【證法4】(2023年美國**garfield證明)

以a、b 為直角邊,以c為斜邊作兩個全等的直角三角形,則每個直角三角形的面積等於. 把這兩個直角三角形拼成如圖所示形狀,使a、e、b三點在一條直線上.

∵ rtδead ≌ rtδcbe,

∴ ∠ade = ∠bec.

∵ ∠aed + ∠ade = 90,

∴ ∠aed + ∠bec = 90.

∴ ∠dec = 180―90= 90.

∴ δdec是乙個等腰直角三角形,

它的面積等於.

又∵ ∠dae = 90, ∠ebc = 90,

∴ ad∥bc.

∴ abcd是乙個直角梯形,它的面積等於.

∴ .∴ .

【證法5】(梅文鼎證明)

做四個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b ,斜邊長為c. 把它們拼成如圖那樣的乙個多邊形,使d、e、f在一條直線上. 過c作ac的延長線交df於點p.

∵ d、e、f在一條直線上, 且rtδgef ≌ rtδebd,

∴ ∠egf = ∠bed,

∵ ∠egf + ∠gef = 90°,

∴ ∠bed + ∠gef = 90°,

∴ ∠beg =180―90= 90.

又∵ ab = be = eg = ga = c,

∴ abeg是乙個邊長為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是乙個邊長為a的正方形.

同理,hpfg是乙個邊長為b的正方形.

設多邊形ghcbe的面積為s,則

, ∴ .

【證法6】(項明達證明)

做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a) ,斜邊長為c. 再做乙個邊長為c的正方形. 把它們拼成如圖所示的多邊形,使e、a、c三點在一條直線上.

過點q作qp∥bc,交ac於點p.

過點b作bm⊥pq,垂足為m;再過點

f作fn⊥pq,垂足為n.

∵ ∠bca = 90,qp∥bc,

∴ ∠mpc = 90,

∵ bm⊥pq,

∴ ∠bmp = 90,

∴ bcpm是乙個矩形,即∠mbc = 90.

∵ ∠qbm + ∠mba = ∠qba = 90,

∠abc + ∠mba = ∠mbc = 90,

∴ ∠qbm = ∠abc,

又∵ ∠bmp = 90,∠bca = 90,bq = ba = c,

∴ rtδbmq ≌ rtδbca.

同理可證rtδqnf ≌ rtδaef.

從而將問題轉化為【證法4】(梅文鼎證明).

【證法7】(歐幾里得證明)

做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使h、c、b三點在一條直線上,鏈結

bf、cd. 過c作cl⊥de,

交ab於點m,交de於點

l. ∵ af = ac,ab = ad,

∠fab = ∠gad,

∴ δfab ≌ δgad,

∵ δfab的面積等於,

δgad的面積等於矩形adlm

的面積的一半,

∴ 矩形adlm的面積 =.

同理可證,矩形mleb的面積 =.

∵ 正方形adeb的面積

= 矩形adlm的面積 + 矩形mleb的面積

∴ ,即 .

【證法8】(利用相似三角形性質證明)

【證法9】(楊作玫證明)

做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c. 再做乙個邊長為c的正方形. 把它們拼成如圖所示的多邊形.

過a作af⊥ac,af交gt於f,af交dt於r. 過b作bp⊥af,垂足為p. 過d作de與cb的延長線垂直,垂足為e,de交af於h.

∵ ∠bad = 90,∠pac = 90,

∴ ∠dah = ∠bac.

又∵ ∠dha = 90,∠bca = 90,

ad = ab = c,

∴ rtδdha ≌ rtδbca.

∴ dh = bc = a,ah = ac = b.

由作法可知, pbca 是乙個矩形,

所以 rtδapb ≌ rtδbca. 即pb =

ca = b,ap= a,從而ph = b―a.

∵ rtδdgt ≌ rtδbca ,

rtδdha ≌ rtδbca.

∴ rtδdgt ≌ rtδdha .

∴ dh = dg = a,∠gdt = ∠hda .

又∵ ∠dgt = 90,∠dhf = 90,

∠gdh = ∠gdt + ∠tdh = ∠hda+ ∠tdh = 90,

∴ dgfh是乙個邊長為a的正方形.

∴ gf = fh = a . tf⊥af,tf = gt―gf = b―a .

∴ tfpb是乙個直角梯形,上底tf=b―a,下底bp= b,高fp=a +(b―a).

用數字表示面積的編號(如圖),則以c為邊長的正方形的面積為

∵ = ,

,把②代入①,得

= = .

∴ .

【證法10】(李銳證明)

設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b(b>a),斜邊的長為c. 做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使a、e、g三點在一條直線上. 用數字表示面積的編號(如圖).

∵ ∠tbe = ∠abh = 90,

∴ ∠tbh = ∠abe.

又∵ ∠bth = ∠bea = 90,

bt = be = b,

∴ rtδhbt ≌ rtδabe.

∴ ht = ae = a.

∴ gh = gt―ht = b―a.

又∵ ∠ghf + ∠bht = 90,

∠dbc + ∠bht = ∠tbh + ∠bht = 90,

∴ ∠ghf = ∠dbc.

∵ db = eb―ed = b―a,

∠hgf = ∠bdc = 90,

∴ rtδhgf ≌ rtδbdc. 即 .

過q作qm⊥ag,垂足是m. 由∠baq = ∠bea = 90,可知 ∠abe

= ∠qam,而ab = aq = c,所以rtδabe ≌ rtδqam . 又rtδhbt ≌

rtδabe. 所以rtδhbt ≌ rtδqam . 即 .

由rtδabe ≌ rtδqam,又得qm = ae = a,∠aqm = ∠bae.

∵ ∠aqm + ∠fqm = 90,∠bae + ∠car = 90,∠aqm = ∠bae,

∴ ∠fqm = ∠car.

又∵ ∠qmf = ∠arc = 90,qm = ar = a,

∴ rtδqmf ≌ rtδarc. 即.

∵ ,,,

又∵ ,,,∴ =

=,即 .

【證法11】(利用切割線定理證明)

【證法12】(利用多列公尺定理證明)

【證法13】(作直角三角形的內切圓證明)

【證法14】(利用反證法證明)

【證法15】(辛卜松證明)

設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b,斜邊的長為c. 作邊長是a+b的正方形abcd. 把正方形abcd劃分成上方左圖所示的幾個部分,則正方形abcd的面積為 ;把正方形abcd劃分成上方右圖所示的幾個部分,則正方形abcd的面積為 =.

∴ ,∴ .

【證法16】(陳傑證明)

設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b(b>a),斜邊的長為c. 做兩個邊長分別為a、b的正方形(b>a),把它們拼成如圖所示形狀,使e、h、m三點在一條直線上. 用數字表示面積的編號(如圖).

在eh = b上擷取ed = a,鏈結da、dc,

則 ad = c.

∵ em = eh + hm = b + a , ed = a,

∴ dm = em―ed = ―a = b.

又∵ ∠cmd = 90,cm = a,

∠aed = 90, ae = b,

∴ rtδaed ≌ rtδdmc.

∴ ∠ead = ∠mdc,dc = ad = c.

∵ ∠ade + ∠adc+ ∠mdc =180,

∠ade + ∠mdc = ∠ade + ∠ead = 90,

∴ ∠adc = 90.

∴ 作ab∥dc,cb∥da,則abcd是乙個邊長為c的正方形.

勾股定理16種經典證明方法

勾股定理的證明 證法1 課本的證明 做8個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a b,斜邊長為c,再做三個邊長分別為a b c的正方形,把它們像上圖那樣拼成兩個正方形.從圖上可以看到,這兩個正方形的邊長都是a b,所以面積相等.即 整理得 證法2 鄒元治證明 以a b 為直角邊,以c為斜邊做...

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