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勾股定理的证明方法及常用公式

高中学习 时间:2019-12-08 21:17:11
  勾股定理是一个基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦,所以称这个定理为勾股定理,也有人称商高定理。
勾股定理的证明方法及常用公式
    勾股定理是一个基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦,所以称这个定理为勾股定理,也有人称商高定理。

    

勾股定理推导:欧几里得证法

    在欧几里得的《几何原本》一书中给出勾股定理的以下证明。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。

    在这个定理的证明中,我们需要如下四个辅助定理:

    如果两个三角形有两组对应边和这两组边所夹的角相等,则两三角形全等。(SAS)

    三角形面积是任一同底同高之平行四边形面积的一半。

    任意一个正方形的面积等于其二边长的乘积。

    任意一个矩形的面积等于其二边长的乘积。

    证明的思路为: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,把上方的两个正方形,通过等高同底的三角形,以其面积关系,转换成下方两个同等面积的长方形。

    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。

    此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.47节所提出的。

    由于这个定理的证明依赖于平行公理,而且从这个定理可以推出平行公理,很多人质疑平行公理是这个定理的必要条件,一直到十九世纪尝试否定第五公理的非欧几何出现。

    

勾股定理常见知识点

    1、过两点有且只有一条直线

    2、两点之间线段最短

    3、同角或等角的补角相等

    4、同角或等角的余角相等

    5、过一点有且只有一条直线和已知直线垂直

    6、直线外一点与直线上各点连接的所有线段中,垂线段最短

    7、平行公理经过直线外一点,有且只有一条直线与这条直线平行

    8、如果两条直线都和第三条直线平行,这两条直线也互相平行

    9、同位角相等,两直线平行

    10、内错角相等,两直线平行

    11、同旁内角互补,两直线平行

    12、两直线平行,同位角相等

    13、两直线平行,内错角相等

    14、两直线平行,同旁内角互补

    15、定理三角形两边的和大于第三边

    16、推论三角形两边的差小于第三边

    17、三角形内角和定理三角形三个内角的和等于180"

    18、推论1直角三角形的两个锐角互余

    19、推论2三角形的一个外角等于和它不相邻的两个内角的和

    20、推论3三角形的一个外角大于任何一个和它不相邻的内角
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