内容正文:
17.1 勾股定理
一、勾股定理
1、描述:斜边的平方等于两直角边的平方和;
2、表示方法:如果直角三角形两条边长分别为、,斜边为,那么.
注:①勾股定理反映了直角三角形三边之间的关系,是直角三角形的重要性质之一;
②勾股定理只适用于直角三角形,对于锐角三角形和钝角三角形的三边就不具有这一特征。
二、勾股定理的证明
证明方法有很多,常用的是拼图的方法。用拼图方法验证勾股定理的思路:
①图形经过割补拼接后,没有重叠,没有空隙,面积不改变;
②根据同一种图形的面积不同的表示方法,列出等式,推导出勾股定理。
常见方法
证明
图形
①赵爽“勾股圆方图”
即
化简得
②毕达哥拉斯拼图
即
化简得
③伽菲尔德总统拼图
即
化简得.
三、勾股定理的应用
1、已知直角三角形的任意两边求第三边
2、己知直角三角形的任意一边确定另外两边的关系
3、证明包含平方(算术平方根)关系的几何问题
4、求解几何体表面上的最短路径问题
5、构造方程(或方程组)计算有关线段长度,解决生产、生活中的实际问题
注:在使用勾股定理时,必须把握直角三角形的前提条件,明确直角三角形中斜边和直角边各是什么,以便运用勾股定理计算;必要时应设法添加辅助线(通常作垂线),构造直角三角形,以便正确使用勾股定理求解。
题型一 用勾股定理求三角形边长
【例1】若一个直角三角形的一条直角边和斜边长分别为6,10,则第三边长为________.
【变式1-1】在中,,,,分别为,,的对边,若,,则的长为( )
A. B. C. D.
【变式1-2】已知三角形三边为a、b、c,其中a、b两边满足.如果这个三角形是直角三角形,那么这个三角形的第三边c的值是_____.
【变式1-3】如图,在的网格中,每个小正方形的边长均为1,点,,都在格点上,若是的高,则的长为( ).
A. B. C. D.
【变式1-4】如图,,点在上,于点,于点,若,,则的长为( )
A. B. C. D.
题型二 勾股定理与点坐标问题
【例2】在平面直角坐标系中,已知点,点,则线段的长度为( ).
A.5 B.4 C.3 D.2
【变式2-1】在平面直角坐标系中,点,,当线段最短时,的值是______.
【变式2-2】已知点P(),则P到原点O的距离PO等于( )
A.1 B.3 C.5 D.5
【变式2-3】在平面直角坐标系中,,点P是x轴正半轴上一点,且,则点P的坐标是________.
【变式2-4】若,另一点在轴上,到轴的距离等于到原点的距离,则点坐标为_____.
题型三 勾股定理的证明方法
【例3】如图,“赵爽弦图”是由四个全等的直角三角形与中间的一个小正方形拼成的大正方形.若图中的直角三角形的一条直角边长为,大正方形的边长为,则中间小正方形的面积是( )
A. B. C. D.
【变式3-1】美国数学家伽菲尔德在1876年提出了证明勾股定理的一种巧妙方法,如图,在直角梯形中,,,是边上一点,且,.如果的面积为1,且,那么的面积为( )
A.1 B.2 C. D.5
【变式3-2】到目前为止,勾股定理的证明已超过 种,其中一种简洁易懂方法叫做“常春证法”,两个直角三角形如图摆放,已知,点F落在上,点C与点E重合,斜边与斜边交于点M,连接,,若,,则四边形的面积为_____.
【变式3-3】在学习勾股定理时,我们学会运用图(I)验证它的正确性:图中大正方形的面积可表示为:,也可表示为:,即由此推出勾股定理,这种根据图形可以极简单地直观推论或验证数学规律和公式的方法,简称“无字证明”.
(1)请你用图(Ⅱ)(2002年国际数字家大会会标)的面积表达式验证勾股定理(其中四个直角三角形全等);
(2)请你用(Ⅲ)提供的图形进行组合,用组合图形的面积表达式验证
【变式3-4】(1)如图,边长为的正方形中有一个边长为的小正方形,若将图1的阴影部分拼成一个长方形,如图3.由图1、图3你能得到的公式是_________;
(2)爱思考的小聪看到三边为,,的直角三角形(如图4),四个这样全等的直角三角形与中间小正方形组成大正方形,他想利用大正方形的两种不同的面积表示方法得到等式.请你代替小聪来表示这个大正方形的面积:
方法一:_______________;(用,,来表示)
方法二:_______________(用,,来表示)
(3)你能得出一个关于,,的等式:________;并写出这个等式的推导过程.
题型四 用勾股定理求图形面积
【例4】如图,在中,,,以为一条边向三角形外部作正方形,则正方形的面积是______.
【变式4-1】如图,在中,,若,则正方形和正方形的面积和为( )
A.150 B.200 C.225 D.无