勾股定理有哪些证明方法

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小可耐3369
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证法一(邹元治证明):

以a、b为直角边,以c为斜边做四个全等的三角形,按下图所示相拼,使A、E、B三点共线,B、F、C 三点共线,C、G、D三点共线。

∵Rt△HAE≌Rt△EBF

∴∠AHE=∠BEF

∵∠AHE+∠AEH=90°

∴∠BEF+∠AEH=90°

∵A、E、B共线

∴∠HEF=90°,四边形EFGH为正方形

由于上图中的四个直角三角形全等,易得四边形ABCD为正方形

∴正方形ABCD的面积=四个直角三角形的面积+正方形EFGH的面积

∴(a+b)^2=4•(1/2)•ab+c^2,整理得a^2+b^2=c^2

证法二(课本的证明):

如上图所示两个边长为a+b的正方形面积相等,

所以a^2+b^2+4•(1/2)•ab=c^2+4•(1/2)•ab,故a^2+b^2=c^2。

证法三(赵爽弦图证明):

以a、b为直角边,以c为斜边做四个全等的三角形,按下图所示相拼。

易得四边形ABCD和四边形EFGH都是正方形

∴正方形ABCD的面积=四个直角三角形的面积+正方形EFGH的面积

∴c^2=4•(1/2)•ab+(b-a)^2 ,整理得a^2+b^2=c^2

证法四(总统证明):

如下图所示。

易得△CDE为等腰直角三角形

∴梯形ABCD的面积=两个直角三角形的面积+一个等腰三角形的面积

∴1/2•(a+b)•(a+b)=2•(1/2)•ab+(1/2)•c^2,整理得a^2+b^2=c^2

证法五(梅文鼎证明):

以a、b为直角边,以c为斜边做四个全等的三角形,按下图所示相拼,使DEF在同一直线上,过C点作CI垂直于DF,交DF于I点。

易得四边形ABEG、四边形CBDI、四边形FGHI都为正方形。

∴多边形EGHCB的面积=正方形ABEG的面积-两个直角三角形的面积

且多边形EGHCB的面积=正方形CBDI的面积+正方形FGHI的面积-两个直角三角形的面积

∴正方形ABEG的面积=正方形CBDI的面积+正方形FGHI的面积

∴c²=a²+b²

证法六(项明达证明):

以a、b为直角边,以c为斜边做两个全等的三角形,做一个边长为c的正方形,按下图所示相拼,使E、A、C在同一条直线上。

过Q点作QP⊥AC,交AC于P点

分别过F、B作QP的垂线段,交点分别为M、N

易得四边形ABQF为正方形

利用全等三角形的判定定理角角边(AAS)可得

△AEF≌△QMF≌△BNQ,此时问题转化为梅文鼎证明。

证法七(欧几里得证明):

在直角边为a、b,斜边为c的直角三角形中,分别以a、b、c为边作正方形,如下图所示。连接FB和CD,过C点作CN⊥DE交DE于E点,交AB于M点。

∵AF=AC,AB=AD,∠FAB=∠CAD,∴△FAB≌△CAD(SAS)

而△FAB的面积=△CAD的面积=(½)•ac sin(90°+∠CAB)=(½)a²

∵△CAD与矩形AMND等底等高

∴矩形AMND的面积为△CAD面积的两倍,即a²

同理可得矩形BMNE的面积为b²

∵正方形ADEB的面积=矩形AMND的面积+矩形BMNE的面积

∴c²=a²+b²

证法八(相似三角形性质证明)

如下图所示,在直角三角形ABC中,AC=b,BC=a,AB=c,∠ACB=90°,过C点作CD垂直于AB,交AB于D点。

∵∠BDC=∠BCA=90°,∠B=∠B

∴△BDC∽△BCA

∴BD∶BC=BC∶BA

∴BC²=BD•BA

同理可得AC²=AD•AB

∴BC²+AC²=BD•BA+AD•AB=(BD+AD)•AB=AB²,即a²+b²=c²

证法九(杨作玫证明):

做两个全等的直角三角形,设它们的两直角边分别为a、b(b>a)斜边长为c,再做一个边长为c的正方形,按下图所示相拼。过A点作AG⊥AC,交DF于G点,AG交DE于H点。过B作BI⊥AG,垂足为I点。过E点作EJ与CB的延长线垂直,垂足为J点,EJ交AG于K点,交DB于L点。

∵∠BAE=90°∠GAC=90°∴∠EAK=∠BAC

∵GA⊥AC,BC⊥AC

∴GA∥BC

∵EJ⊥BC

∴EJ⊥GA

∴∠EKA=∠C=90°而AE=AB=c

∴△EAK≌△BAC(AAS)

∴EK=a,KA=b

由作法易得四边形BCAI为矩形

∴AI=a,KI=b-a

∵△BAC≌△EDF

∴△EAK≌△EDF

∴∠FED=∠KEA

∴∠FEK=90°

∴四边形EFGK为正方形,同时四边形DGIB为直角梯形

用数字表示面积的编号(如图),则以c为边长的正方形的面积为

c²=S1+S2+S3+S4+S5 ①

∵S8+S3+S4=½[b+(b-a)]•[a+(b-a)]

=b²-½ab ,S5=S8+S9

∴S3+S4=b²-½ab-S8=b²-S1-S8②

把②代入①得

c²=S1+S2+b²-S1-S8+S8+S9

=b²+S2+S9

=b²+a²

证法十(李锐证明):

设直角三角形两直角边长分别为a、b(b>a),斜边长为c。做三个边长分别为a、b、c的正方形,按下图相拼,使AEG三点共线,过Q点作GM⊥AG,交点为M,用数字表示面积的编号。

∵∠TBE=∠ABH=90°

∴∠TBH=∠EBA

∵∠T=∠BEA=90°,BT=BE=b

∴△HBT≌△ABE(ASA)

∴HT=AE=a,GH=GT-HT=b-a

∵∠GHF+∠BHT=90°,∠TBH+∠BHT=90°

∴∠GHF=∠TBH=∠DBC

∵BD=BE-ED=b-a,

∠G=∠BDC=90°

∴△GHF≌△DBC(ASA),S7=S2

由∠BAQ=∠BEA=90°,可知∠ABE=∠QAM

∵AB=AQ=c

∴△ABE≌△QAM(AAS)

∴△QAM≌△HBT,S5=S8

同时有AR=AE=QM=a,且∠QFM与∠ACR分别为∠GHF与∠DBC的余角

∴∠QFM=∠ACR

∵∠R=∠FMQ=90°

∴△FMQ≌△CRA(AAS),S4=S6

∵c²=S1+S2+S3+S4+S5,

a²=S1+S6,b²=S3+S7+S8

S7=S2,S8=S5,S4=S6

∴a²+b²=S1+S6+S3+S7+S8=S1+S4+S3+S2+S5=c²

证法十一(利用切割线定理证明):

在直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=b,AB=c,BC=a,以B为圆心,a为半径画圆,AB交圆与D点,AB的延长线交圆于E点。

根据切割线定理(从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是割线和这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项)可得:AC²=AD•AE

∴b²=(c-a)(c+a)=c²-a²

∴a²+b²=c²

证法十二(利用多列米定理证明):

在直角三角形ABC中,设BC=a,AC=b,斜边AB=c,过A点作AD∥CB,过B点作BD∥CA,则四边形ACBD为矩形,矩形ACBD内接于唯一的一个圆。

根据多米列定理(圆内接四边形对角线的乘积等于两对边乘积之和)可得:

AB•DC=DB•AC+AD•CB

∵AB=DC=c,DB=AC=b,AD=CB=a

∴c²=b²+a²

证法十三(作直角三角形的内切圆证明):

在Rt△ABC中,设直角边BC=a,AC=b,斜边AB=c。作Rt△ABC的内切圆⊙O,切点分别为D、E、F,如下图所示,设圆O的半径为r。

∵AB=AF+BF,CB=BD+CD,AC=AE+CE

∴AC+CB-AB=(AE+CE)+(BD+CD)-(AF+BF)=CE+CD=2r,即a+b-c=2r

∴a+b=2r+c

(a+b)²=(2r+c)²

a²+b²+2ab=4(r²+rc)+c²

∵S△ABC=½ab

∴4S△ABC=2ab

∵S△ABC=S△AOB+S△BOC+S△AOC=½cr+½ar+½br=½(a+b+c)r=½(2r+c+c)r=r²+rc

∴4(r²+rc)=2ab

∴a²+b²+2ab=2ab+c²

∴a²+b²=c²

证法十四(利用反证法证明):

在Rt△ABC中,设直角边BC=a,AC=b,斜边AB=c。过C点作CD⊥AB,垂足为D点,如下图所示。

假设a²+b²≠c²,即AC²+BC²≠AB²

则由AB²=AB·AB=AB·(AD+BD)=AB·AD+AB·BD知

AC²≠AB·AD或BC²≠AB·BD

即AD∶AC≠AC∶AB或BD∶BC≠BC∶AB

在△ADC和△ACB中

∵∠A=∠A

∴若AD∶AC≠AC∶AB,则∠ADC≠∠ACB

在△CBD和△ACB中

∵∠B=∠B

∴若BD∶BC≠BC∶AB,则∠CDB≠∠ACB

∵∠ACB=90°

∴∠ADC≠90°,∠CDB≠90°

这与CD⊥AB矛盾,所以假设不成立

∴a²+b²=c²

证法十五(辛卜松证明):

直角三角形以a、b为直角边,以c为斜边。作边长为a+b的正方形。

把正方形ABCD划分成上方左图所示的几个部分,则正方形ABCD的面积为

(a+b)²=a²+b²+2ab

把正方形ABCD划分成上方右图所示的几个部分,则正方形ABCD的面积为

(a+b)²=4x½ab+c²=2ab+c²

∴a²+b²+2ab=2ab+c²

∴a²+b²=c²

证法十六(陈杰证明):

设直角三角形两直角边的长分别为a、b(b>a),斜边的长为c。做两个边长分别为a、b的正方形,把它们拼成如图所示形状,使E、H、M三点在一条直线上。 用数字表示面积的编号,如下图所示。

在EH = b上截取ED = a,连结DA、DC,则 AD = c

∵ EM = EH + HM = b + a , ED = a

∴ DM = EM―ED = (b+a)―a = b

又∵ ∠CMD = 90°,CM = a, ∠AED = 90°, AE = b

∴ RtΔAED ≌ RtΔDMC(SAS)

∴ ∠EAD = ∠MDC,DC = AD = c

∵ ∠ADE + ∠ADC+ ∠MDC =180°, ∠ADE + ∠MDC = ∠ADE + ∠EAD = 90°

∴ ∠ADC = 90°

∴ 作AB∥DC,CB∥DA,则四边形ABCD是一个边长为c的正方形

∵ ∠BAF + ∠FAD = ∠DAE + ∠FAD = 90°

∴ ∠BAF=∠DAE。连结FB,在ΔABF和ΔADE中

∵ AB =AD = c,AE = AF = b,∠BAF=∠DAE

∴ ΔABF ≌ ΔADE(SAS)

∴ ∠AFB = ∠AED = 90°,BF = DE = a

∴ 点B、F、G、H在一条直线上

在RtΔABF和RtΔBCG中,

∵ AB = BC = c,BF = CG = a,

∴ RtΔABF ≌ RtΔBCG (HL)

∵c²=S₂+S₃+S₄+S₅, b²=S₁+S₂+S₆, a²=S₃+S₇,S₁=S₅=S₄=S₆+S₇,

∴a²+b²=S₃+S₇+S₁+S₂+S₆=S₂+S₃+S₁+(S₆+S₇)=S₂+S₃+S₄+S₅ =c²

∴ a²+b²=c²

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