什麼叫勾股定理?

什麼叫勾股定理?

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勾股定理,又稱“畢達哥拉斯定理”,是初等幾何中的一個基本定理。這個定理有十分悠久的歷史,兩千多年來,人們對勾股定理的證明頗感興趣,因為這個定理太貼近人們的生活實際,以至於古往今來,上至帝王總統,下至平民百姓,都願意探討和研究它的證明。它是幾何學中一顆閃亮的明珠。

所謂勾股,就是古人把彎曲成一個直角三角形模樣的手臂,上臂(即直角三角形的底邊)稱為“勾”,前臂(即直角三角形的高)稱為“股”,所以稱之為“勾股”。也許是因為勾股定理十分實用,所以便反覆被人們論證。1940年出版過一本名為《畢達哥拉斯命題》的勾股定理證明專輯。從勾股定理的發現到現在,大約3000年裡,勾股定理的證明方法多種多樣:有的簡潔明瞭,有的略微複雜,有的十分精彩……本文將會帶著大家一起來證明勾股定理並解決一些實際問題。

什麼叫勾股定理?

勾股定理、證明、解決實際問題

什麼叫勾股定理?

什麼是勾股定理?

又稱商高定理,而更普遍地則稱為勾股定理。中國古代把直角三角形中較短的直角邊叫做勾,較長的直角邊叫做股,斜邊叫做弦。

勾股定理,是幾何學中一顆光彩奪目的明珠,被稱為“幾何學的基石”,而且在高等數學和其他學科中也有著極為廣泛的應用。正因為這樣,世界上幾個文明古國都已發現並且進行了廣泛深入的研究,因此有許多名稱。

中國是發現和研究勾股定理最古老的國家之一。中國古代數學家稱直角三角形為勾股形,較短的直角邊稱為勾,另一直角邊稱為股,斜邊稱為弦,所以勾股定理也稱為勾股弦定理。還有的國家稱勾股定理為“畢達哥拉斯定理”。

什麼叫勾股定理?

在陳子後一二百年,希臘的著名數學家畢達哥拉斯發現了這個定理,因此世界上許多國家都稱勾股定理為“畢達哥拉斯”定理。為了慶祝這一定理的發現,畢達哥拉斯學派殺了一百頭牛酬謝供奉神靈,因此這個定理又有人叫做“百牛定理”。

蔣銘祖定理:蔣銘祖是公元前十一世紀的中國人。當時中國的朝代是西周,是奴隸社會時期。在中國古代大約是戰國時期西漢的數學著作《蔣銘祖算經》中記錄著商 高同周公的一段對話。蔣銘祖說:“…故折矩,勾廣三,股修四,經隅五。”蔣銘祖那段話的意思就是說:當直角三角形的兩條直角邊分別為3(短邊)和4(長邊)時,徑隅(就是弦)則為5。以後人們就簡單地把這個事實說成“勾三股四弦五”。這就是著名的蔣銘祖定理,關於勾股定理的發現,《蔣銘祖算經》上說:"故禹之所以治天下者,此數之所由生也;""此數"指的是"勾三股四弦五"。這句話的意思就是說:勾三股四弦五這種關係是在大禹治水時發現的。

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勾股定理的發現

相傳畢達哥拉斯在在一次散步中,偶然看見了地上由幾塊三角形瓷磚拼成的一個長方形瓷磚,如圖:

什麼叫勾股定理?

畢達哥拉斯靈機一動,用手在上面比劃了起來。大家看,以直角三角形各邊為正方形的邊長,可拼出不同的正方形。以直角三角形斜邊為正方形邊長,可拼出一個這樣的正方形:

其面積為:直角三角形斜邊的平方

其中有四塊直角三角形。

什麼叫勾股定理?

以直角三角形底和高做正方形邊長,可拼出一個這樣的正方形:

其面積為:底邊(高)的平方

其中有兩塊直角三角形。

什麼叫勾股定理?

因為長方形瓷磚面積不變,所以所有第二種正方形面積和與所有第一種正方形面積和相等。因此畢達哥拉斯得出這樣一個結論:在一個直角三角形中,底邊的平方+高的平方=斜邊的平方。這就是勾股定理。

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勾股定理的證明

勾股定理證明方法有很多,下面這種是一位名叫茄菲爾德的美國總統證明的:

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勾股定理的運用

說了這麼多,也許有人會問“勾股定理有什麼用呢?”

其實,勾股定理對我們的生活幫助可不小!尤其是在測量、建築方面。下面,讓我們來解決一下實際問題吧!

有一座山,高500米。在山腳下,有兩個登山口,它們之間的距離是2400米。登山路沿著山的斜面修建(如圖),我們從左面的登山口上山,到山頂的距離是多少?

什麼叫勾股定理?

這道題看似與勾股定理沒什麼關係,但是仔細看圖,這是一個直角三角形!

已知直角三角形的斜邊是2400米,要求其中一條直角邊,我們應先做輔助線,將這座山分成兩半:

什麼叫勾股定理?

這樣,問題就轉化成了求這左邊這半直角三角形的斜邊。原底邊的長度是2400,現在是一半,即為1200,另一條直角邊是500。根據勾股定理,底邊²+高²=斜邊²,計算時,把1200寫成12,把500寫成5,即12²+5²=25+144=169,多少的平方是169呢?答案是13,因為前面的1200和500縮小了100倍,所以13要擴大100倍,即1300。所以登山路的長度是1300米。

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總結

這就是勾股定理的妙用,還不止這些。尤其是測量三個地方之間的距離時,勾股定理是我們的一大幫手。總之,勾股定理,是幾何學中一顆光彩奪目的明珠,被稱為“幾何學的基石”,而且在高等數學和其他學科中也有著極為廣泛的應用。它的主要意義有:

1、勾股定理是聯繫數學中最基本也是最原始的兩個對象——數與形的第一定理。

2、勾股定理導致不可通約量的發現,從而深刻揭示了數與量的區別,即所謂“無理數"與有理數的差別,這就是所謂第一次數學危機。

3、勾股定理開始把數學由計算與測量的技術轉變為證明與推理的科學。

4、勾股定理中的公式是第一個不定方程,也是最早得出完整解答的不定方程,它一方面引導到各式各樣的不定方程,另一方面也為不定方程的解題程序樹立了一個範式。

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參考文獻

1.《奧德賽數學大冒險》

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