如何证明毕达哥拉斯定理要带图的具体点

Question

如何证明毕达哥拉斯定理
要带图的具体点

Answer 1

在我国,把直角三角形的两直角边的平方和等于斜边的平方这一特性叫做勾股定理或勾股弦定古埃及人利用打结作RT三角形理,又称毕达哥拉斯定理或毕氏定理（Pythagoras Theorem）.
　　定理：
　　如果直角三角形两直角边分别为a,b,斜边为c,那么a² +b² =c² ； 即直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方.
　　如果三角形的三条边a,b,c满足a^2+b^2=c^2,如：一条直角边是3,一条直角边是4,斜边就是3*3+4*4=X*X,X=5.那么这个三角形是直角三角形.（称勾股定理的逆定理）
　　来源：
　　毕达哥拉斯树是一个基本的几何定理,传统上认为是由古希腊的毕达哥拉斯所证明.据说毕达哥拉斯证明了这个定理后,即斩了百头牛作庆祝,因此又称“百牛定理”.在中国,《周髀算经》记载了勾股定理的一个特例,相传是在商代由商高发现,故又有称之为商高定理；三国时代的赵爽对《周髀算经》内的勾股定理作出了详细注释,作为一个证明.法国和比利时称为驴桥定理,埃及称为埃及三角形.我国古代把直角三角形中较短得直角边叫做勾,较长的直角边叫做股,斜边叫做弦.
　　有关勾股定理书籍
　　《数学原理》人民教育出版社
　　《探究勾股定理》同济大学出版社
　　《优因培教数学》北京大学出版社
　　《勾股模型》 新世纪出版社
　　《九章算术一书》
　　《优因培揭秘勾股定理》江西教育出版社[编辑本段]最早的勾股定理　　从很多泥板记载表明,巴比伦人是世界上最早发现“勾股定理”的,这里只举一例.例如公元前1700年的一块泥板（编号为BM85196）上第九题,大意为“有一根长为5米的木梁（AB）竖直靠在墙上,上端（A）下滑一米至D.问下端（C）离墙根（B）多远?”他们解此题就是用了勾股定理,如图
　　
　　设AB=CD=l=5米,BC=a,AD=h=1米,则BD=l-h=5-1米=4米
　　∴a=√[l-（l-h)]=√[5-(5-1)]=3米,∴三角形BDC正是以3、4、5为边的勾股形.[编辑本段]《周髀算经》简介　　青朱出入图
　　《周髀算经》算经十书之一.约成书于公元前二世纪,原名《周髀》,它是我国最古老的天文学著作,主要阐明当时的盖天说和四分历法.唐初规定它为国子监明算科的教材之一,故改名《周髀算经》.《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理及其在测量上的应用.原书没有对勾股定理进行证明,其证明是三国时东吴人赵爽在《周髀注》一书的《勾股圆方图注》中给出的. 《周髀算经》使用了相当繁复的分数算法和开平方法.对于勾股定理,记曰：“数之法,出于圆方,方出于矩,距出于九九八十一,故折矩,以为勾三,股四,弦五.直角三角形之间的关系：两条直角边的平方和等于斜边的平方,(a*a)+(b*b)=(c*c)”
　　三角形为直角三角形,以勾a为边的正方形为朱方,以股b为边的正方形为青方.以盈补虚,将朱方、青放并成玹方.依其面积关系有a^+b^=c^.由于朱方、青方各有一部分在玄方内,那一部分就不动了.
　　以勾为边的的正方形为朱方,以股为边的正方形为青方.以赢补虚,只要把图中朱方（a2）的I移至I′,青方的II移至II′,III移至III′,则刚好拼好一个以弦为边长的正方形（c2 ）．由此便可证得a2+b2=c2[编辑本段]伽菲尔德证明勾股定理的故事　　1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德.他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨.由于好奇心驱使,伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么.只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形.于是伽菲尔德便问他们在干什么?那个小男孩头也不抬地说：“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答道：“是5呀.”小男孩又问道：“如果两条直角边分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不加思索地回答到：“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方．”小男孩说：“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心里很不是滋味.,伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他出的难题.他经过反复思考与演算,终于弄清了其中的道理,并给出了简洁的证明方法.
　　如下:
　　在网格内,以两个直角边为边长的小正方形面积和,等于以斜边为边长的的正方形面积.
　　勾股定理的内容：直角三角形两直角边a、b的平方和等于斜边c的平方,
　　a^2;+b^2;=c^2;
　　说明：我国古代学者把直角三角形的较短直角边称为“勾”,较长直角边为“股”,斜边称为“弦”,所以把这个定理成为“勾股定理”.勾股定理揭示了直角三角形边之间的关系.
　　举例：如直角三角形的两个直角边分别为3、4,则斜边c^2= a^2+b^2=9+16=25即c=5
　　则说明斜边为5.
　　勾股定理的种证明方法（部分）
　　【证法1】（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 =180º―90º= 90º.
　　又∵ AB = BE = EG = GA = c,
　　∴ ABEG是一个边长为c的正方形.
　　∴ ∠ABC + ∠CBE = 90º.
　　∵ RtΔABC ≌ RtΔEBD,
　　∴ ∠ABC = ∠EBD.
　　∴ ∠EBD + ∠CBE = 90º.
　　即 ∠CBD= 90º.
　　又∵ ∠BDE = 90º,∠BCP = 90º,
　　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2】（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 = 90º,QP∥BC,
　　∴ ∠MPC = 90º,
　　∵ BM⊥PQ,
　　∴ ∠BMP = 90º,
　　∴ BCPM是一个矩形,即∠MBC = 90º.
　　∵ ∠QBM + ∠MBA = ∠QBA = 90º,
　　∠ABC + ∠MBA = ∠MBC = 90º,
　　∴ ∠QBM = ∠ABC,
　　又∵ ∠BMP = 90º,∠BCA = 90º,BQ = BA = c,
　　∴ RtΔBMQ ≌ RtΔBCA.
　　同理可证RtΔQNF ≌ RtΔAEF.
　　【证法3】（赵浩杰证明）
　　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.
　　分别以CF,AE为边长做正方形FCJI和AEIG,
　　∵EF=DF-DE=b-a,EI=b,
　　∴FI=a,
　　∴G,I,J在同一直线上,
　　∵CJ=CF=a,CB=CD=c,
　　∠CJB = ∠CFD = 90º,
　　∴RtΔCJB ≌ RtΔCFD ,
　　同理,RtΔABG ≌ RtΔADE,
　　∴RtΔCJB ≌ RtΔCFD ≌ RtΔABG ≌ RtΔADE
　　∴∠ABG = ∠BCJ,
　　∵∠BCJ +∠CBJ= 90º,
　　∴∠ABG +∠CBJ= 90º,
　　∵∠ABC= 90º,
　　∴G,B,I,J在同一直线上,
　　【证法4】（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 .[编辑本段]勾股定理的别名　　勾股定理,是几何学中一颗光彩夺目的明珠,被称为“几何学的基石”,而且在高等数学和其他学科中也有着极为广泛的应用.正因为这样,世界上几个文明古国都已发现并且进行了广泛深入的研究,因此有许多名称.
　　我国是发现和研究勾股定理最古老的国家.我国古代数学家称直角三角形为勾股形,较短的直角边称为勾,另一直角边称为股,斜边称为弦,所以勾股定理也称为勾股弦定理.在公元前1000多年,据记载,商高(约公元前1120年)答周公曰“勾广三,股修四,经隅五”,其意为,在直角三角形中“勾三,股四,弦五”．因此,勾股定理在我国又称“商高定理”．在公元前7至6世纪一中国学者陈子,曾经给出过任意直角三角形的三边关系即“以日下为勾,日高为股,勾、股各乘并开方除之得邪至日.
　　在法国和比利时,勾股定理又叫“驴桥定理”.还有的国家称勾股定理为“平方定理”.
　　在陈子后一二百年,希腊的著名数学家毕达哥拉斯发现了这个定理,因此世界上许多国家都称勾股定理为“毕达哥拉斯”定理．为了庆祝这一定理的发现,毕达哥拉斯学派杀了一百头牛酬谢供奉神灵,因此这个定理又有人叫做“百牛定理”．[编辑本段]证明　　这个定理有许多证明的方法,其证明的方法可能是数学众多定理中最多的.路明思（Elisha Scott Loomis）的 Pythagorean Proposition一书中总共提到367种证明方式.
　　有人会尝试以三角恒等式（例如：正弦和余弦函数的泰勒级数）来证明勾股定理,但是,因为所有的基本三角恒等式都是建基于勾股定理,所以不能作为勾股定理的证明（参见循环论证）.
　　利用相似三角形的证法
　　
　　利用相似三角形证明
　　有许多勾股定理的证明方式,都是基于相似三角形中两边长的比例.
　　设ABC为一直角三角形, 直角于角C（看附图）. 从点C画上三角形的高,并将此高与AB的交叉点称之为H.此新三角形ACH和原本的三角形ABC相似,因为在两个三角形中都有一个直角（这又是由于“高”的定义）,而两个三角形都有A这个共同角,由此可知第三只角都是相等的.同样道理,三角形CBH和三角形ABC也是相似的.这些相似关系衍生出以下的比率关系：
　　因为BC=a,AC=b,AB=c
　　所以a/c=HB/a and b/c=AH/b
　　可以写成a*a=c*HB and b*b=C*AH
　　综合这两个方程式,我们得到a*a+b*b=c*HB+c*AH=c*(HB+AH)=c*c
　　换句话说:a*a+b*b=c*c
　　[*]----为乘号
　　欧几里得的证法
　　
　　《几何原本》中的证明
　　在欧几里得的《几何原本》一书中提出勾股定理由以下证明后可成立. 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,使其垂直于对边上的正方形.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.
　　在正式的证明中,我们需要四个辅助定理如下：
　　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定理） 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. 任意一个四方形的面积等于其二边长的乘积（据辅助定理3）. 证明的概念为：把上方的两个正方形转换成两个同等面积的平行四边形,再旋转并转换成下方的两个同等面积的长方形.
　　其证明如下：
　　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.此线将分别与BC和DE直角相交于K、L. 分别连接CF、AD,形成两个三角形BCF、BDA. ∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A 和 G 都是线性对应的,同理可证B、A和H. ∠CBD和∠FBA皆为直角,所以∠ABD等于∠FBC. 因为 AB 和 BD 分别等于 FB 和 BC,所以△ABD 必须相等于△FBC. 因为 A 与 K 和 L是线性对应的,所以四方形 BDLK 必须二倍面积于△ABD. 因为C、A和G有共同线性,所以正方形BAGF必须二倍面积于△FBC. 因此四边形 BDLK 必须有相同的面积 BAGF = AB². 同理可证,四边形 CKLE 必须有相同的面积 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 = C². 此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.47节所提出的