勾股定理的證明

2022-02-25 12:06:10 字數 2975 閱讀 4578

【證法1】(課本的證明)

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2】(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3】(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4】(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14】(利用反證法證明)

如圖,在rtδabc中,設直角邊ac、bc的長度分別為a、b,斜邊ab的長為c,過點c作cd⊥ab,垂足是d.

假設,即假設 ,則由

==可知 ,或者 . 即 ad:ac≠ac:ab,或者 bd:bc≠bc:ab.

在δadc和δacb中,

∵ ∠a = ∠a,

∴ 若 ad:ac≠ac:ab,則

∠adc≠∠acb.

在δcdb和δacb中,

∵ ∠b = ∠b,

∴ 若bd:bc≠bc:ab,則

∠cdb≠∠acb.

又∵ ∠acb = 90,

∴ ∠adc≠90,∠cdb≠90.

這與作法cd⊥ab矛盾. 所以,的假設不能成立.

∴ .【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.

∵ ∠baf + ∠fad = ∠dae + ∠fad = 90,

∴ ∠baf=∠dae.

鏈結fb,在δabf和δade中,

∵ ab =ad = c,ae = af = b,∠baf=∠dae,

∴ δabf ≌ δade.

∴ ∠afb = ∠aed = 90,bf = de = a.

∴ 點b、f、g、h在一條直線上.

在rtδabf和rtδbcg中,

∵ ab = bc = c,bf = cg = a,

∴ rtδabf ≌ rtδbcg.

,∴ ==

=∴ .

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