勾股定理的幾種證明方法

2021-03-04 09:42:01 字數 2346 閱讀 4477

一、教學內容:勾股定理

1. 掌握勾股定理,了解用拼圖的方法驗證勾股定理.

2. 能夠利用勾股定理進行有關的計算或推理.

3. 能夠運用勾股定理解決簡單的實際問題.

二、知識要點:

1. 如果直角三角形的兩直角邊長分別為a,b,斜邊長為c,那麼a2+b2直角三角形兩直角邊的平方和等於斜邊的平方,這就是

證法一(拼圖法):如圖所示,因為大正方形的邊長為a+b,所以面積為(a+b)2;中間小正方形的面積為c2,周圍四個直角三角形的面積為4×ab;於是有(a+b)2=c2+4×ab,整理得a2+b2=c2.

證法二(拼圖法):如圖所示,因為大正方形的邊長為a+b,所以面積為(a+b)2.又因為此正方形的邊長與圖(1)中的正方形邊長相等,所以它們的面積也相等.故a2+b2+4×ab=c2+4×ab,所以得到a2+b2=c2.

證法三(拼圖法):如圖所示,該圖是由兩個全等的直角三角形和乙個以c為直角邊的等腰直角三角形拼成的,由梯形的面積公式,得s梯形=(a+b)(a+b)=(a+b)2.而s梯形=ab×2+c2.故(a+b)2=ab+c2,整理得a2+b2=c2.

證法四(拼圖法):如圖所示,該圖是由四個全等的直角三角形和乙個小正方形拼成的.因為大正方形的面積為c2,四個直角三角形的面積和為4×ab,中間的小正方形的面積為(b-a)2,故c2=4×ab+(b-a)2,整理得a2+b2=c2.

2. 怎樣用勾股定理解決面積問題

求分別以直角三角形的三條邊為邊長的正方形的面積之間的關係,關鍵是找出正方形的面積與三角形的邊之間的關係.

如圖(1)所示,分別以rt△abc的三邊為邊向外作三個正方形,其面積分別用s1、s2、s3表示,可以很容易得出s1、s2、s3之間的關係.因為△abc為直角三角形,所以ab2=ac2+bc2,而s1=ab2,s2=bc2,s3=ac2,故s1=s2+s3,圖(2)中s1、s2、s3之間的關係也可以用以上方法得到.

3. 立體圖形中的最短路徑問題

(1)圓柱中的最短路徑.

如圖①所示,圓柱的底面周長為20cm,高為4,bc是上底面的直徑,乙隻螞蟻從點a出發,沿著圓柱的側面爬行到點c,試畫出螞蟻爬行的最短路徑.

因為爬行是在立體圖形的表面上進行的,所以可以把立體圖形轉化成平面圖形,即它的側面展開圖(如圖②所示),再看出發點與目的點之間是哪條線段,需要時可根據勾股定理求出這條線段的長度.

(2)正方體中的最短路徑.

如圖③中的正方體,稜長為1,若乙隻小蟲從點a爬到點c,它爬行的最短路徑是多少?

將正方體展開後(如圖④所示),因為從點c出發有三條稜,故點c有三處位置,即點c1、c2、c3,分別鏈結ac1、ac2、ac3,可得它們的長度都是,故這只小蟲爬行的最短路徑為.

注意:當圖③中的立體圖形為長方體時,也是用同樣的方法進行分情況比較,但沿這些不同路徑,所走路程可能會不同.

三、重點難點:

重點是掌握勾股定理的內容,難點是勾股定理的應用.

【典型例題】

例1. 如圖所示,在rt△abc中,∠acb=90°,∠b=60°,a=4,求b、c,△abc的面積及斜邊ab上的高.

分析:在rt△abc中,由∠b=60°可知∠a=30°,根據30°銳角所對的直角邊等於斜邊的一半可求出c,然後根據勾股定理求出b. 進一步用面積公式s△abc=ab,求出s△abc,最後由ab=c·cd,求cd的長或者是在rt△acd中,用30°的銳角所對的直角邊cd等於斜邊ac的一半來求.

解:在rt△abc中,∠acb=90°,∠b=60°,所以∠a=30°.

又因為a=4,所以c=8.

根據勾股定理得b2=c2-a2=82-42=48,

所以b==4.

所以s△abc=ab=×4×4=8.

在rt△acd中,因為∠a=30°,所以cd=ac,

所以cd=×4=2.

評析:直角三角形中30°銳角所對的直角邊等於斜邊的一半.

例2. 乙個零件的形狀如圖所示,已知ac=3cm,ab=4cm,bd=12cm.求cd的長.

分析:要求cd的長,由圖知cd2=bc2+bd2,bd的長已知,在rt△abc中,應用勾股定理,求得bc,進而求cd.

解:在rt△abc中,根據勾股定理,得

bc2=ac2+ab2=32+42=25.

在rt△cbd中,根據勾股定理,得

cd2=bc2+bd2=25+122=169,

所以cd=13.

評析:bc在本圖中,既是rt△abc的斜邊,又是rt△cbd的直角邊.

例3. 如圖所示,所有的四邊形都是正方形,所有的三角形都是直角三角形,其中最大的正方形的邊長是7cm,則正方形a、b、c、d的面積之和為

分析:由勾股定理,得正方形a、b的面積之和是正方形e的面積,而正方形c、d的面積之和是正方形f的面積.同理,正方形e、f的面積之和是正方形g的面積.所以這四個正方形的面積之和是大正方形g的面積49cm2.

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