数学
如图,把长、宽、对角线的长分别是a、b、c的矩形沿对角线剪开,与一个直角边长为c的等腰直角三角形拼接成右边的图形,用面积割补法能够得到的一个等式是
a
2
+b
2
=c
2
a
2
+b
2
=c
2
.
勾股定理是几何中的一个重要定理.在我国古算书《周髀算经》中就有“若勾三,股四,则弦五”的记载.如图1是由边长相等的小正方形和直角角形构成的,可以用其面积关系验证勾股定理.图2是由图1放入矩形内得到的,∠BAC=90°,AB=6,AC=8,点D,E,F,G,H,I都在矩形KLMJ的边上,则矩形KLMJ的面积为
440
440
.
我国汉代数学家赵爽为了证明勾股定理,创制了一副“弦图”,后人称其为“赵爽弦图”(如图1).图2由弦图变化得到,它由四个全等的直角三角形拼接而成.点E,F,G,H分别是AF,BG,CH,DE的中点,点M,N,P,Q分别是HE,EF,FG,GH上的中点,且四边形MNPQ是正方形,已知正方形ABCD的面积为20,则正方形MNPQ的面积是
2
2
.
如图,三个直角三角形(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)拼成一个直角梯形(两底分别为a、b,高为a+b),利用这个图形,小明验证了勾股定理.请你填写计算过程中留下的空格:
S
梯形
=
1
2
(上底+下底)·高=
1
2
(a+b)·(a+b),即S
梯形
=
1
2
(
a
2
+2ab+b
2
a
2
+2ab+b
2
)①
S
梯形
=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ(罗马数字表式相应图形的面积)
=
1
2
ab
1
2
ab
+
1
2
c
2
1
2
c
2
+
1
2
ab
1
2
ab
,即S
梯形
=
1
2
(
2ab+c
2
2ab+c
2
)②
由①、②,得a
2
+b
2
=c
2
.
曾任美国总统的加菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他提出的一个勾股定理的证明.如图,这就是他用两个全等的直角三角形拼出的图形.上面的图形整体上拼成一个直角梯形.所以它的面积有两种表示方法.既可以表示为
1
2
(a+b)·(a+b)
1
2
(a+b)·(a+b)
,又可以表示为
1
2
(ab×2+c
2
)
1
2
(ab×2+c
2
)
.对比两种表示方法可得
1
2
(a+b)·(a+b)=
1
2
ab×2+c
2
1
2
(a+b)·(a+b)=
1
2
ab×2+c
2
.化简,可得a
2
+b
2
=c
2
.他的这个证明也就成了数学史上的一段佳话.
(2007·巴中)在学习勾股定理时,我们学会运用图(I)验证它的正确性;图中大正方形的面积可表示为:
(a+b)
2
,也可表示为:c
2
+4·(
1
2
ab),
即(a+b)
2
=c
2
+4·(
1
2
ab)由此推出勾股定理a
2
+b
2
=c
2
,这种根据图形可以极简单地直观推论或验证数学规律和公式的方法,简称“无字证明”.
(1)请你用图(II)(2002年国际数字家大会会标)的面积表达式验证勾股定理(其中四个直角三角形全等);
(2)请你用(III)提供的图形进行组合,用组合图形的面积表达式验证(x+y)
2
=x
2
+2xy+y
2
;
(3)请你自己设计图形的组合,用其面积表达式验证:(x+p)(x+q)=x
2
+px+qx+pq=x
2
+(p+q)x+pq.
如图,是用硬纸板做成的两种直角三角形各有若干个,图①中两直角边长分别为a和b,斜边长为c;图②
中两直角边长为c.请你动脑,将它们拼成一个能够证明勾股定理的图形.
(1)请你画出一种图形,并验证勾股定理.
(2)你非常聪明,能再拼出另外一种能证明勾股定理的图形吗?请画出拼后的图形(无需证明).
请根据我国古代数学家赵爽的弦图(如图),说明勾股定理.
如图是美国总统Garfield于1876年给出的一种验证勾股定理的办法.
(1)说一说,图中的△CDE可以由△ABC通过怎样的变换得到;
(2)你能利用这个图形验证勾股定理吗?
小明学了勾股定理后很高兴,兴冲冲的回家告诉了爸爸:在△ABC中,若∠C=90°,BC=a,AC=b,AB=c,如下图,根据勾股定理,则a
2
+b
2
=c
2
.爸爸笑眯眯地听完后说:很好,你又掌握了一样知识,现在考考你,若不是直角三角形,那勾股定理还成不成立?若成立,请说明理由;若不成立,请你类比勾股定理,试猜想a
2
+b
2
与c
2
的关系,并证明你的结论.〔下图备用)
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