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勾股定理有哪6種證明方法?(詳細)

證法1(課本的證明)

做8個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c,再做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們像上圖那樣拼成兩個正方形.

從圖上可以看到,這兩個正方形的邊長都是a + b,所以面積相等. 即

, 整理得 .

證法2(鄒元治證明)

以a、b 為直角邊,以c為斜邊做四個全等的直角三角形,則每個直角三角形的面積等於 . 把這四個直角三角形拼成如圖所示形狀,使A、E、B三點在壹條直線上,B、F、C三點在壹條直線上,C、G、D三點在壹條直線上.

∵ RtΔHAE ≌ RtΔEBF,

∴ ∠AHE = ∠BEF.

∵ ∠AEH + ∠AHE = 90?,

∴ ∠AEH + ∠BEF = 90?.

∴ ∠HEF = 180?―90?= 90?.

∴ 四邊形EFGH是壹個邊長為c的

正方形. 它的面積等於c2.

∵ RtΔGDH ≌ RtΔHAE,

∴ ∠HGD = ∠EHA.

∵ ∠HGD + ∠GHD = 90?,

∴ ∠EHA + ∠GHD = 90?.

又∵ ∠GHE = 90?,

∴ ∠DHA = 90?+ 90?= 180?.

∴ ABCD是壹個邊長為a + b的正方形,它的面積等於 .

∴ . ∴ .

證法3(趙爽證明)

以a、b 為直角邊(b>a), 以c為斜

邊作四個全等的直角三角形,則每個直角

三角形的面積等於 . 把這四個直角三

角形拼成如圖所示形狀.

∵ RtΔDAH ≌ RtΔABE,

∴ ∠HDA = ∠EAB.

∵ ∠HAD + ∠HAD = 90?,

∴ ∠EAB + ∠HAD = 90?,

∴ ABCD是壹個邊長為c的正方形,它的面積等於c2.

∵ EF = FG =GH =HE = b―a ,

∠HEF = 90?.

∴ EFGH是壹個邊長為b―a的正方形,它的面積等於 .

∴ .

∴ .

證法4(1876年美國總統Garfield證明)

以a、b 為直角邊,以c為斜邊作兩個全等的直角三角形,則每個直角三角形的面積等於 . 把這兩個直角三角形拼成如圖所示形狀,使A、E、B三點在壹條直線上.

∵ RtΔEAD ≌ RtΔCBE,

∴ ∠ADE = ∠BEC.

∵ ∠AED + ∠ADE = 90?,

∴ ∠AED + ∠BEC = 90?.

∴ ∠DEC = 180?―90?= 90?.

∴ ΔDEC是壹個等腰直角三角形,

它的面積等於 .

又∵ ∠DAE = 90?, ∠EBC = 90?,

∴ AD‖BC.

∴ ABCD是壹個直角梯形,它的面積等於 .

∴ .

∴ .

證法5(梅文鼎證明)

做四個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b ,斜邊長為c. 把它們拼成如圖那樣的壹個多邊形,使D、E、F在壹條直線上. 過C作AC的延長線交DF於點P.

∵ D、E、F在壹條直線上, 且RtΔGEF ≌ RtΔEBD,

∴ ∠EGF = ∠BED,

∵ ∠EGF + ∠GEF = 90°,

∴ ∠BED + ∠GEF = 90°,

∴ ∠BEG =180?―90?= 90?.

又∵ AB = BE = EG = GA = c,

∴ ABEG是壹個邊長為c的正方形.

∴ ∠ABC + ∠CBE = 90?.

∵ RtΔABC ≌ RtΔEBD,

∴ ∠ABC = ∠EBD.

∴ ∠EBD + ∠CBE = 90?.

即 ∠CBD= 90?.

又∵ ∠BDE = 90?,∠BCP = 90?,

BC = BD = a.

∴ BDPC是壹個邊長為a的正方形.

同理,HPFG是壹個邊長為b的正方形.

設多邊形GHCBE的面積為S,則

,

∴ .

證法6(項明達證明)

做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a) ,斜邊長為c. 再做壹個邊長為c的正方形. 把它們拼成如圖所示的多邊形,使E、A、C三點在壹條直線上.

過點Q作QP‖BC,交AC於點P.

過點B作BM⊥PQ,垂足為M;再過點

F作FN⊥PQ,垂足為N.

∵ ∠BCA = 90?,QP‖BC,

∴ ∠MPC = 90?,

∵ BM⊥PQ,

∴ ∠BMP = 90?,

∴ BCPM是壹個矩形,即∠MBC = 90?.

∵ ∠QBM + ∠MBA = ∠QBA = 90?,

∠ABC + ∠MBA = ∠MBC = 90?,

∴ ∠QBM = ∠ABC,

又∵ ∠BMP = 90?,∠BCA = 90?,BQ = BA = c,

∴ RtΔBMQ ≌ RtΔBCA.

同理可證RtΔQNF ≌ RtΔAEF.

從而將問題轉化為證法4(梅文鼎證明).

證法7(歐幾裏得證明)

做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使H、C、B三點在壹條直線上,連結

BF、CD. 過C作CL⊥DE,

交AB於點M,交DE於點

L.

∵ AF = AC,AB = AD,

∠FAB = ∠GAD,

∴ ΔFAB ≌ ΔGAD,

∵ ΔFAB的面積等於 ,

ΔGAD的面積等於矩形ADLM

的面積的壹半,

∴ 矩形ADLM的面積 = .

同理可證,矩形MLEB的面積 = .

∵ 正方形ADEB的面積

= 矩形ADLM的面積 + 矩形MLEB的面積

∴ ,即 .

證法8(利用相似三角形性質證明)

如圖,在RtΔABC中,設直角邊AC、BC的長度分別為a、b,斜邊AB的長為c,過點C作CD⊥AB,垂足是D.

在ΔADC和ΔACB中,

∵ ∠ADC = ∠ACB = 90?,

∠CAD = ∠BAC,

∴ ΔADC ∽ ΔACB.

AD∶AC = AC ∶AB,

即 .

同理可證,ΔCDB ∽ ΔACB,從而有 .

∴ ,即 .

證法9(楊作玫證明)

做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c. 再做壹個邊長為c的正方形. 把它們拼成如圖所示的多邊形. 過A作AF⊥AC,AF交GT於F,AF交DT於R. 過B作BP⊥AF,垂足為P. 過D作DE與CB的延長線垂直,垂足為E,DE交AF於H.

∵ ∠BAD = 90?,∠PAC = 90?,

∴ ∠DAH = ∠BAC.

又∵ ∠DHA = 90?,∠BCA = 90?,

AD = AB = c,

∴ RtΔDHA ≌ RtΔBCA.

∴ DH = BC = a,AH = AC = b.

由作法可知, PBCA 是壹個矩形,

所以 RtΔAPB ≌ RtΔBCA. 即PB =

CA = b,AP= a,從而PH = b―a.

∵ RtΔDGT ≌ RtΔBCA ,

RtΔDHA ≌ RtΔBCA.

∴ RtΔDGT ≌ RtΔDHA .

∴ DH = DG = a,∠GDT = ∠HDA .

又∵ ∠DGT = 90?,∠DHF = 90?,

∠GDH = ∠GDT + ∠TDH = ∠HDA+ ∠TDH = 90?,

∴ DGFH是壹個邊長為a的正方形.

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

∴ TFPB是壹個直角梯形,上底TF=b―a,下底BP= b,高FP=a +(b―a).

用數字表示面積的編號(如圖),則以c為邊長的正方形的面積為

∵ = ,

∴ = . ②

把②代入①,得

= = .

∴ .

證法10(李銳證明)

設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b(b>a),斜邊的長為c. 做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使A、E、G三點在壹條直線上. 用數字表示面積的編號(如圖).

∵ ∠ TBE = ∠ABH = 90?,

∴ ∠TBH = ∠ABE.

又∵ ∠BTH = ∠BEA = 90?,

BT = BE = b,

∴ RtΔHBT ≌ RtΔABE.

∴ HT = AE = a.

∴ GH = GT―HT = b―a.

又∵ ∠GHF + ∠BHT = 90?,

∠DBC + ∠BHT = ∠TBH + ∠BHT = 90?,

∴ ∠GHF = ∠DBC.

∵ DB = EB―ED = b―a,

∠HGF = ∠BDC = 90?,

∴ RtΔHGF ≌ RtΔBDC. 即 .

過Q作QM⊥AG,垂足是M. 由∠BAQ = ∠BEA = 90?,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?,∠BAE + ∠CAR = 90?,∠AQM = ∠BAE,

∴ ∠FQM = ∠CAR.

又∵ ∠QMF = ∠ARC = 90?,QM = AR = a,

∴ RtΔQMF ≌ RtΔARC. 即 .

∵ , , ,

又∵ , , ,

=

= ,

即 .

證法11(利用切割線定理證明)

在RtΔABC中,設直角邊BC = a,AC = b,斜邊AB = c. 如圖,以B為圓心a為半徑作圓,交AB及AB的延長線分別於D、E,則BD = BE = BC = a. 因為∠BCA = 90?,點C在⊙B上,所以AC是⊙B 的切線. 由切割線定理,得

=

=

= ,

即 ,

∴ .

證法12(利用多列米定理證明)

在RtΔABC中,設直角邊BC = a,AC = b,斜邊AB = c(如圖). 過點A作AD‖CB,過點B作BD‖CA,則ACBD為矩形,矩形ACBD內接於壹個圓. 根據多列米定理,圓內接四邊形對角線的乘積等於兩對邊乘積之和,有

∵ AB = DC = c,AD = BC = a,

AC = BD = b,

∴ ,即 ,

∴ .

證法13(作直角三角形的內切圓證明)

在RtΔABC中,設直角邊BC = a,AC = b,斜邊AB = c. 作RtΔABC的內切圓⊙O,切點分別為D、E、F(如圖),設⊙O的半徑為r.

∵ AE = AF,BF = BD,CD = CE,

= = r + r = 2r,

即 ,

∴ .

∴ ,

即 ,

∵ ,

∴ ,

又∵ = =

= = ,

∴ ,

∴ ,

∴ , ∴ .

證法14(利用反證法證明)

如圖,在RtΔABC中,設直角邊AC、BC的長度分別為a、b,斜邊AB的長為c,過點C作CD⊥AB,垂足是D.

假設 ,即假設 ,則由

= =

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,則

∠ADC≠∠ACB.

在ΔCDB和ΔACB中,

∵ ∠B = ∠B,

∴ 若BD:BC≠BC:AB,則

∠CDB≠∠ACB.

又∵ ∠ACB = 90?,

∴ ∠ADC≠90?,∠CDB≠90?.

這與作法CD⊥AB矛盾. 所以, 的假設不能成立.

∴ .

證法15(辛蔔松證明)

設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b,斜邊的長為c. 作邊長是a+b的正方形ABCD. 把正方形ABCD劃分成上方左圖所示的幾個部分,則正方形ABCD的面積為 ;把正方形ABCD劃分成上方右圖所示的幾個部分,則正方形ABCD的面積為 = .

∴ ,

∴ .

證法16(陳傑證明)

設直角三角形兩直角邊的長分別為a、b(b>a),斜邊的長為c. 做兩個邊長分別為a、b的正方形(b>a),把它們拼成如圖所示形狀,使E、H、M三點在壹條直線上. 用數字表示面積的編號(如圖).

在EH = b上截取ED = a,連結DA、DC,

則 AD = c.

∵ EM = EH + HM = b + a , ED = a,

∴ DM = EM―ED = ―a = b.

又∵ ∠CMD = 90?,CM = a,

∠AED = 90?, AE = b,

∴ RtΔAED ≌ RtΔDMC.

∴ ∠EAD = ∠MDC,DC = AD = c.

∵ ∠ADE + ∠ADC+ ∠MDC =180?,

∠ADE + ∠MDC = ∠ADE + ∠EAD = 90?,

∴ ∠ADC = 90?.

∴ 作AB‖DC,CB‖DA,則ABCD是壹個邊長為c的正方形.

∵ ∠BAF + ∠FAD = ∠DAE + ∠FAD = 90?,

∴ ∠BAF=∠DAE.

連結FB,在ΔABF和ΔADE中,

∵ AB =AD = c,AE = AF = b,∠BAF=∠DAE,

∴ ΔABF ≌ ΔADE.

∴ ∠AFB = ∠AED = 90?,BF = DE = a.

∴ 點B、F、G、H在壹條直線上.

在RtΔABF和RtΔBCG中,

∵ AB = BC = c,BF = CG = a,

∴ RtΔABF ≌ RtΔBCG.

∵ , , ,

=

=

=

∴ .