勾股定理16种证明方法

如题所述

做8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,再做三个边长分别为a、b、c的正方形,把它们像上图那样拼成两个正方形.

从图上可以看到,这两个正方形的边长都是a + b,所以面积相等. 即

, 整理得 .

【证法2】(邹元治证明)

以a、b 为直角边,以c为斜边做四个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于 . 把这四个直角三角形拼成如图所示形状,使A、E、B三点在一条直线上,B、F、C三点在一条直线上,C、G、D三点在一条直线上.

∵ RtΔHAE ≌ RtΔEBF,

∴ ∠AHE = ∠BEF.

∵ ∠AEH + ∠AHE = 90�0�2,

∴ ∠AEH + ∠BEF = 90�0�2.

∴ ∠HEF = 180�0�2―90�0�2= 90�0�2.

∴ 四边形EFGH是一个边长为c的

正方形. 它的面积等于c2.

∵ RtΔGDH ≌ RtΔHAE,

∴ ∠HGD = ∠EHA.

∵ ∠HGD + ∠GHD = 90�0�2,

∴ ∠EHA + ∠GHD = 90�0�2.

又∵ ∠GHE = 90�0�2,

∴ ∠DHA = 90�0�2+ 90�0�2= 180�0�2.

∴ ABCD是一个边长为a + b的正方形,它的面积等于 .

∴ . ∴ .

【证法3】(赵爽证明)

以a、b 为直角边(b>a), 以c为斜

边作四个全等的直角三角形,则每个直角

三角形的面积等于 . 把这四个直角三

角形拼成如图所示形状.

∵ RtΔDAH ≌ RtΔABE,

∴ ∠HDA = ∠EAB.

∵ ∠HAD + ∠HAD = 90�0�2,

∴ ∠EAB + ∠HAD = 90�0�2,

∴ ABCD是一个边长为c的正方形,它的面积等于c2.

∵ EF = FG =GH =HE = b―a ,

∠HEF = 90�0�2.

∴ EFGH是一个边长为b―a的正方形,它的面积等于 .

∴ .

∴ .

【证法4】(1876年美国总统Garfield证明)

以a、b 为直角边,以c为斜边作两个全等的直角三角形,则每个直角三角形的面积等于 . 把这两个直角三角形拼成如图所示形状,使A、E、B三点在一条直线上.

∵ RtΔEAD ≌ RtΔCBE,

∴ ∠ADE = ∠BEC.

∵ ∠AED + ∠ADE = 90�0�2,

∴ ∠AED + ∠BEC = 90�0�2.

∴ ∠DEC = 180�0�2―90�0�2= 90�0�2.

∴ ΔDEC是一个等腰直角三角形,

它的面积等于 .

又∵ ∠DAE = 90�0�2, ∠EBC = 90�0�2,

∴ AD‖BC.

∴ ABCD是一个直角梯形,它的面积等于 .

∴ .

∴ .

【证法5】(梅文鼎证明)

做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�0�2―90�0�2= 90�0�2.

又∵ AB = BE = EG = GA = c,

∴ ABEG是一个边长为c的正方形.

∴ ∠ABC + ∠CBE = 90�0�2.

∵ RtΔABC ≌ RtΔEBD,

∴ ∠ABC = ∠EBD.

∴ ∠EBD + ∠CBE = 90�0�2.

即 ∠CBD= 90�0�2.

又∵ ∠BDE = 90�0�2,∠BCP = 90�0�2,

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

,

∴ .

【证法6】(项明达证明)

做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�0�2,QP‖BC,

∴ ∠MPC = 90�0�2,

∵ BM⊥PQ,

∴ ∠BMP = 90�0�2,

∴ BCPM是一个矩形,即∠MBC = 90�0�2.

∵ ∠QBM + ∠MBA = ∠QBA = 90�0�2,

∠ABC + ∠MBA = ∠MBC = 90�0�2,

∴ ∠QBM = ∠ABC,

又∵ ∠BMP = 90�0�2,∠BCA = 90�0�2,BQ = BA = c,

∴ RtΔBMQ ≌ RtΔBCA.

同理可证RtΔQNF ≌ RtΔAEF.

从而将问题转化为【证法4】(梅文鼎证明).

【证法7】(欧几里得证明)

做三个边长分别为a、b、c的正方形,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 .

【证法8】(利用相似三角形性质证明)

如图,在RtΔABC中,设直角边AC、BC的长度分别为a、b,斜边AB的长为c,过点C作CD⊥AB,垂足是D.

在ΔADC和ΔACB中,

∵ ∠ADC = ∠ACB = 90�0�2,

∠CAD = ∠BAC,

∴ ΔADC ∽ ΔACB.

AD∶AC = AC ∶AB,

即 .

同理可证,ΔCDB ∽ ΔACB,从而有 .

∴ ,即 .

【证法9】(杨作玫证明)

做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. 过A作AF⊥AC,AF交GT于F,AF交DT于R. 过B作BP⊥AF,垂足为P. 过D作DE与CB的延长线垂直,垂足为E,DE交AF于H.

∵ ∠BAD = 90�0�2,∠PAC = 90�0�2,

∴ ∠DAH = ∠BAC.

又∵ ∠DHA = 90�0�2,∠BCA = 90�0�2,

AD = AB = c,

∴ RtΔDHA ≌ RtΔBCA.

∴ DH = BC = a,AH = AC = b.

由作法可知, PBCA 是一个矩形,

所以 RtΔAPB ≌ RtΔBCA. 即PB =

CA = b,AP= a,从而PH = b―a.

∵ RtΔDGT ≌ RtΔBCA ,

RtΔDHA ≌ RtΔBCA.

∴ RtΔDGT ≌ RtΔDHA .

∴ DH = DG = a,∠GDT = ∠HDA .

又∵ ∠DGT = 90�0�2,∠DHF = 90�0�2,

∠GDH = ∠GDT + ∠TDH = ∠HDA+ ∠TDH = 90�0�2,

∴ DGFH是一个边长为a的正方形.

∴ GF = FH = a . TF⊥AF,TF = GT―GF = b―a .

∴ TFPB是一个直角梯形,上底TF=b―a,下底BP= b,高FP=a +(b―a).

用数字表示面积的编号(如图),则以c为边长的正方形的面积为



∵ = ,



∴ = . ②

把②代入①,得

= = .

∴ .

【证法10】(李锐证明)

设直角三角形两直角边的长分别为a、b(b>a),斜边的长为c. 做三个边长分别为a、b、c的正方形,把它们拼成如图所示形状,使A、E、G三点在一条直线上. 用数字表示面积的编号(如图).

∵ ∠ TBE = ∠ABH = 90�0�2,

∴ ∠TBH = ∠ABE.

又∵ ∠BTH = ∠BEA = 90�0�2,

BT = BE = b,

∴ RtΔHBT ≌ RtΔABE.

∴ HT = AE = a.

∴ GH = GT―HT = b―a.

又∵ ∠GHF + ∠BHT = 90�0�2,

∠DBC + ∠BHT = ∠TBH + ∠BHT = 90�0�2,

∴ ∠GHF = ∠DBC.

∵ DB = EB―ED = b―a,

∠HGF = ∠BDC = 90�0�2,

∴ RtΔHGF ≌ RtΔBDC. 即 .

过Q作QM⊥AG,垂足是M. 由∠BAQ = ∠BEA = 90�0�2,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�0�2,∠BAE + ∠CAR = 90�0�2,∠AQM = ∠BAE,

∴ ∠FQM = ∠CAR.

又∵ ∠QMF = ∠ARC = 90�0�2,QM = AR = a,

∴ RtΔQMF ≌ RtΔARC. 即 .

∵ , , ,

又∵ , , ,


=
= ,

即 .

【证法11】(利用切割线定理证明)

在RtΔABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c. 如图,以B为圆心a为半径作圆,交AB及AB的延长线分别于D、E,则BD = BE = BC = a. 因为∠BCA = 90�0�2,点C在⊙B上,所以AC是⊙B 的切线. 由切割线定理,得

=
=
= ,

即 ,

∴ .

【证法12】(利用多列米定理证明)

在RtΔABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c(如图). 过点A作AD‖CB,过点B作BD‖CA,则ACBD为矩形,矩形ACBD内接于一个圆. 根据多列米定理,圆内接四边形对角线的乘积等于两对边乘积之和,有



∵ AB = DC = c,AD = BC = a,

AC = BD = b,

∴ ,即 ,

∴ .

【证法13】(作直角三角形的内切圆证明)

在RtΔABC中,设直角边BC = a,AC = b,斜边AB = c. 作RtΔABC的内切圆⊙O,切点分别为D、E、F(如图),设⊙O的半径为r.

∵ AE = AF,BF = BD,CD = CE,


= = r + r = 2r,

即 ,

∴ .

∴ ,

即 ,

∵ ,

∴ ,

又∵ = =
= = ,

∴ ,

∴ ,

∴ , ∴ .

【证法14】(利用反证法证明)

如图,在RtΔABC中,设直角边AC、BC的长度分别为a、b,斜边AB的长为c,过点C作CD⊥AB,垂足是D.

假设 ,即假设 ,则由

= =
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,则

∠ADC≠∠ACB.

在ΔCDB和ΔACB中,

∵ ∠B = ∠B,

∴ 若BD:BC≠BC:AB,则

∠CDB≠∠ACB.

又∵ ∠ACB = 90�0�2,

∴ ∠ADC≠90�0�2,∠CDB≠90�0�2.

这与作法CD⊥AB矛盾. 所以, 的假设不能成立.

∴ .

【证法15】(陈杰证明)

设直角三角形两直角边的长分别为a、b(b>a),斜边的长为c. 做两个边长分别为a、b的正方形(b>a),把它们拼成如图所示形状,使E、H、M三点在一条直线上. 用数字表示面积的编号(如图).

在EH = b上截取ED = a,连结DA、DC,

则 AD = c.

∵ EM = EH + HM = b + a , ED = a,

∴ DM = EM―ED = ―a = b.

又∵ ∠CMD = 90�0�2,CM = a,

∠AED = 90�0�2, AE = b,

∴ RtΔAED ≌ RtΔDMC.

∴ ∠EAD = ∠MDC,DC = AD = c.

∵ ∠ADE + ∠ADC+ ∠MDC =180�0�2,

∠ADE + ∠MDC = ∠ADE + ∠EAD = 90�0�2,

∴ ∠ADC = 90�0�2.

∴ 作AB‖DC,CB‖DA,则ABCD是一个边长为c的正方形.

∵ ∠BAF + ∠FAD = ∠DAE + ∠FAD = 90�0�2,

∴ ∠BAF=∠DAE.

连结FB,在ΔABF和ΔADE中,

∵ AB =AD = c,AE = AF = b,∠BAF=∠DAE,

∴ ΔABF ≌ ΔADE.

∴ ∠AFB = ∠AED = 90�0�2,BF = DE = a.

∴ 点B、F、G、H在一条直线上.

在RtΔABF和RtΔBCG中,

∵ AB = BC = c,BF = CG = a,

∴ RtΔABF ≌ RtΔBCG.

∵ , , ,




=
=
=
∴ .
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第1个回答  2020-03-02
第2个回答  2013-08-19
第3个回答  2013-08-19
第4个回答  2022-12-01

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例,如下图:

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。延长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。

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,分别垂直BC和DE于K、L。

分别连接CF、AD,形成△BCF、△BDA。

∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A和G共线,同理可证B、A和H共线。

∠CBD和∠FBA都是直角,所以∠ABD=∠FBC。

因为AB=FB,BD=BC,所以△ABD≌△FBC。

因为A与K和L在同一直线上,所以四边形BDLK=2△ABD。

因为C、A和G在同一直线上,所以正方形BAGF=2△FBC。

因此四边形BDLK=BAGF=AB²。

同理可证,四边形CKLE=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,即a²+b²=c²。

扩展资料


性质:

1、勾股定理的证明是论证几何的发端;

2、勾股定理是历史上第一个把数与形联系起来的定理,即它是第一个把几何与代数联系起来的定理; 

3、勾股定理导致了无理数的发现,引起第一次数学危机,大大加深了人们对数的理解; 

4、勾股定理是历史上第—个给出了完全解答的不定方程,它引出了费马大定理; 

5、勾股定理是欧氏几何的基础定理,并有巨大的实用价值,这条定理不仅在几何学中是一颗光彩夺目的明珠,被誉为“几何学的基石”,而且在高等数学和其他科学领域也有着广泛的应用。1971年5月15日,尼加拉瓜发行了一套题为“改变世界面貌的十个数学公式”邮票,这十个数学公式由著名数学家选出的,勾股定理是其中之首。



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