探索勾股定理

                          ——数学论文  薛珍蕾八(7)班

一、勾股定理介绍：

        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。

二、确定探究范围

        在八年级上册我们学习了勾股定理并且运用它解决几何问题。在初学勾股定理的时候会有些困难。以下就是我们在初步学习勾股定理所遇到的问题。

1.证明一个三角形是直角三角形

2.用于直角三角形中的相关计算

    中国最早的一部数学着作——《周髀算经》的开头，记载着一段周公向商高请教数学知识的对话：周公问：“我听说您对数学非常精通，我想请教一下：天没有梯子可以上去，地也没法用尺子去一段一段丈量，那么怎样才能得到关于天地得到数据呢？”

        商高回答说：“数的产生来源于对方和圆这些形体饿认识。其中有一条原理：当直角三角形‘矩’得到的一条直角边‘勾’等于3，另一条直角边‘股’等于4的时候，那么它的斜边‘弦’就必定是5。这个原理是大禹在治水的时候就总结出来的呵。”

　　从上面所引的这段对话中，我们可以清楚的知道，我国古代的人民早在几千年前就已经发现并且运用勾股定理这一重要懂得数学原理了。稍微懂得平面几何读者都知道，所谓勾股定理，就是指在直角三角形中，两条直角边的平方和等于斜边的平方

　　用勾（a）和股（b）分别表示直角三角形得到两条直角边，用弦（c）来表示斜边，则可得：

　　勾²+股²=弦²

　　即：

　a²+b²=c²

　　勾股定理在西方被称为毕达哥拉斯定理，相传是古希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯于公元前550年首先发现的。其实，我国古代得到人民对这数学定理的发现和运用，远远比毕达哥拉斯早得多。如果说大禹治水因年代久远而无法确切考证的话，那么周公与商高的对话则可以确定在公元前1100年左右的西周时期，比毕达哥拉斯要早了五百多年。其中所说的勾3股4弦5，正是勾股定理的一个应用特例（3²+4²=5²）。所以现在数学界把它称为勾股定理。

　　在《九章算术一书》中，勾股定理得到了更加规范性表达。书中的《勾股章》说：“把勾和股分别自乘，然后把它们的积加起来，再进行开方，便可以得到弦。”把这段话列成算式，即为：

　　弦＝（勾²+股²）

　　即：

　　c=（a²+b²)

　　定理：

　　如果直角三角形两直角边分别为a，b，斜边为c，那么a的平方+b的平方=c的平方；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a²+b²=c²，如：一条直角边是3，一条直角边是4，斜边就是X²＝3²+4²，X=5。那么这个三角形就是直角三角形。（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。

二、定理用途

        这个定理用途那就是已知直角三角形两边求解第三边，或者已知三角形的三边长度，证明该三角形为直角三角形或用来证明该三角形内两边垂直。利用勾股定理求线段长度这是勾股定理的最基本运用。

三、证明方法(其中一种)

        勾股定理现约有500种证明方法，是数学定理中证明方法最多的定理之一。勾股定理是人类早期发现并证明的重要数学定理之一，用代数思想解决几何问题的最重要的工具之一，也是数形结合的纽带之一。在中国，商朝时期的商高提出了“勾三股四玄五”的勾股定理的特例。在西方，最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派，他用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方。

        我们初步了解的证明方法便是欧几里得证法。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（据辅助定理3）。

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。

来源于百度

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=2ABD。

因为C、A和G在同一直线上，所以正方形BAGF=2FBC。

来源于百度

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。

        勾股定理我觉得吧应该是八上较简单知识点。但是它运用广泛，设计到很多关于直角三角形的问题，在没有了解澈透之前还是一脸蒙圈的，在这了解之后我们能更好的运用勾股定理！