第3章 勾股定理 题型精讲讲义-2026-2027学年苏科版数学八年级上册
2026-09-25
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内容正文:
苏科版·八年级上册·第3章 勾股定理·题型精讲讲义 题型精讲讲义
第3章 勾股定理 题型精讲(讲义)-2026-2027学年八年级上册数学苏科版
苏科版(2024年版)八年级数学上册 第3章 勾股定理 3.1勾股定理的探究 3.2勾股定理的逆定理 3.3勾股定理的简单应用
含 10 个考点例题 / 共 77 题(变式 36 · 易错 7 · 作业 24) / 原卷版+解析版
班级:________ 姓名:________ 日期:________
课时目标
课标要点
1.能说出勾股定理“直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方”(a²+b²=c²),会借助方格纸上三个正方形的面积和赵爽弦图说明定理成立,会在直角三角形中由任意两边求第三边,结果不是整数时用算术平方根表示。
2.能说出勾股定理的逆定理“三边满足a²+b²=c²的三角形是直角三角形”,会先找最长边再判定直角;知道勾股数是满足a²+b²=c²的三个正整数,会用ka、kb、kc与m²-n²、2mn、m²+n²写出勾股数。
3.会在数轴上画出表示、这类数的点,会用勾股定理说明垂线段最短,会在梯子滑动、折断、折叠、航向、立体图形表面最短路线等问题中构造直角三角形并列方程求解。
学习重难点
重点:勾股定理求边(分清斜边与直角边);勾股定理的逆定理判定直角(先找最长边);折叠与实际问题中设未知数、用勾股定理列方程。
难点:没有指明直角或高的位置时的分类讨论;立体图形表面最短路线要比较几种展开方式;勾股数必须都是正整数,能组成直角三角形的三个数不一定是勾股数。
目 录
知识梳理 2
知识点 01 勾股定理的探究:三个正方形的面积 2
知识点 02 勾股定理及赵爽弦图证法 3
知识点 03 用勾股定理由两边求第三边 3
知识点 04 勾股定理的逆定理 4
知识点 05 勾股数及其构造方法 4
知识点 06 勾股定理的简单应用:数轴上的点与垂线段最短 5
考点 1 已知直角三角形的两边求第三边 5
考点 2 以直角三角形的三边为边的图形面积 7
考点 3 用面积法证明勾股定理 9
考点 4 分类讨论:斜边不确定与高的位置不确定 10
考点 5 用勾股定理的逆定理判定直角 11
考点 6 勾股数的判断与构造 12
考点 7 方格纸与数轴上的线段长 13
考点 8 折叠问题中列方程求线段 15
考点 9 勾股定理的实际应用 17
考点 10 (拓展)立体图形表面与内部的最短距离 19
易错专练 20
课后作业(一)基础巩固 21
课后作业(二)能力进阶 23
课后作业(三)拓展延伸 24
参考答案与解析 26
课时核心导图
知识梳理
知识点 01 勾股定理的探究:三个正方形的面积
教材从面积入手研究直角三角形三边的关系:以直角三角形ABC的三边为边分别向外画正方形,用“大正方形减去四个直角三角形”或“四个直角三角形加一个小正方形”的割补法算出面积,发现以两条直角边为边的两个正方形面积之和,恰好等于以斜边为边的正方形面积。三个正方形的面积分别是BC²、AC²、AB²,于是AB²=BC²+AC²,即直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。在方格纸上任意画一个顶点在格点上的直角三角形,重复这样的操作,结论都成立。例:直角边上两个正方形的面积是11和25,那么斜边上正方形的面积是36,斜边长为6。
以两条直角边为边的正方形面积之和=以斜边为边的正方形面积
正方形面积=边长的平方:S(斜边)=AB²,S(直角边)=BC²、AC²
小提示:这种面积关系只对直角三角形成立;题目给的是面积时,面积本身就是边长的平方,不要再平方一次。
知识点 02 勾股定理及赵爽弦图证法
勾股定理:直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。如果直角三角形的两条直角边分别为a、b,斜边为c,那么a²+b²=c²。我国古代把较短的直角边叫“勾”,较长的直角边叫“股”,斜边叫“弦”,西周时期的商高就提出过“勾三股四弦五”。公元3世纪初,数学家赵爽用“弦图”完成了证明:把4个全等的直角三角形拼成一个边长为c的大正方形,中间空出一个边长为(b-a)的小正方形。大正方形的面积有两种表示:c²,以及4×ab÷2+(b-a)²=2ab+b²-2ab+a²=a²+b²,两种表示相等,得到a²+b²=c²。例:a=2、b=5时,4个直角三角形的面积和是20,小正方形的面积是9,合起来是29,正好等于2²+5²。
a²+b²=c²(c是斜边,也就是直角所对的边)
弦图:c²=4×ab÷2+(b-a)²
小提示:证明的关键是“同一个图形的面积用两种方法表示”,写证明时两种表示都要写全,再把展开式整理到a²+b²。
知识点 03 用勾股定理由两边求第三边
用勾股定理计算之前,先认准直角和斜边:斜边是直角所对的边,也是三边中最长的边。已知两条直角边求斜边,用c²=a²+b²;已知斜边和一条直角边求另一条直角边,用b²=c²-a²。求出第三边的平方以后,如果它是完全平方数,就直接写出边长(如c²=169,c=13);如果不是,就用第2章学过的算术平方根表示结果(如b²=21,b=),本章不对根号作化简运算。例:两条直角边分别为2和7时,斜边为;斜边为11、一条直角边为6时,另一条直角边为。
求斜边:c²=a²+b²
求直角边:b²=c²-a²(用斜边的平方去减)
小提示:题目只说“两边长”而没有指明哪条是斜边时,较长的那条边既可能是斜边,也可能是直角边,要分两种情况讨论。
知识点 04 勾股定理的逆定理
勾股定理的逆定理:如果三角形的三边长分别为a、b、c,且a²+b²=c²,那么这个三角形是直角三角形。教材的证法是“先造一个直角三角形,再证全等”:作一个直角三角形DEF,使∠E=90°,EF=a,DE=b,由勾股定理得DF²=a²+b²=c²,所以DF=c;这样两个三角形的三边分别相等,由“SSS”得两个三角形全等,原三角形中c所对的角就等于∠E,是直角。四千多年前,古埃及人在绳子上打等距离的结,拉成三边分别为3段、4段、5段的三角形来得到直角,用的正是这个道理。例:三边为1.2、3.5、3.7时,1.2²+3.5²=1.44+12.25=13.69=3.7²,所以这是直角三角形,直角是3.7所对的角。
三边满足a²+b²=c² → 最长边c所对的角是直角
判断步骤:找出最长边 → 算另两边的平方和 → 与最长边的平方比较
小提示:直角是最长边所对的角,不一定是∠C;两短边平方和不等于最长边的平方时,这个三角形就不是直角三角形。
知识点 05 勾股数及其构造方法
如果三个正整数a、b、c满足a²+b²=c²,那么a、b、c叫作勾股数。教材例题证明了:若a、b、c是勾股数,k为正整数,则ka、kb、kc也是勾股数,因为(ka)²+(kb)²=k²(a²+b²)=(kc)²。章末的数学探究还给出一种构造方法:由(m²+n²)²-(m²-n²)²=(2mn)²,当m、n为正整数且m>n时,m²-n²、2mn、m²+n²是一组勾股数,取不同的m、n就能写出无数组。例:m=5、n=2时得到21、20、29,检验:21²+20²=441+400=841=29²。
勾股数:满足a²+b²=c²的三个正整数
构造:m>n的正整数m、n → m²-n²,2mn,m²+n²;倍数:ka,kb,kc
小提示:勾股数必须三个都是正整数:0.8、1.5、1.7能组成直角三角形,但不是勾股数。
知识点 06 勾股定理的简单应用:数轴上的点与垂线段最短
勾股定理把“有一个直角”这一图形条件变成“两边平方和等于第三边平方”这一数量关系,常见用法有三类。①在数轴上画出表示的点:画一个两直角边都是整数的直角三角形,使斜边的平方等于n,再以原点为圆心、斜边长为半径画弧,与数轴正半轴的交点就表示。②说明“垂线段最短”:点P在直线l外,PA⊥l于点A,Q是l上异于A的任意一点,则PQ²=PA²+AQ²,因为AQ>0,所以PQ²>PA²,PA<PQ。③解决实际问题:在图中找出或者添线构造直角三角形,把已知量标到三边上,未知量设为x,用勾股定理列方程。例:两直角边为4和2时,斜边为,图中点P就表示。
数轴上画:找整数a、b使a²+b²=n,以原点为圆心、为半径画弧
实际问题:找直角 → 标三边 → 设未知数 → 由a²+b²=c²列方程
小提示:画弧时圆心必须是表示0的原点;如果圆心是表示其他数的点,交点表示的数要在那个数的基础上加减弧的半径。
【题型1】已知直角三角形的两边求第三边
直角已经确定时,第三边只有一个答案。先看要求的是斜边还是直角边:求斜边用平方和,求直角边用平方差;结果不是整数时用算术平方根表示。
例1 如图,在△ABC中,∠C=90°。(1)若AC=11,BC=60,求AB的长;(2)若AB=53,BC=28,求AC的长。
【分析】∠C=90°,所以AB是斜边,AC、BC是直角边。第(1)问已知两条直角边求斜边,用平方和;第(2)问已知斜边和一条直角边求另一条直角边,用斜边的平方减去已知直角边的平方。
【解答】(1)在△ABC中,∠C=90°,根据勾股定理,得AB²=AC²+BC²=11²+60²=121+3600=3721。
因为61²=3721,所以AB=61。
(2)根据勾股定理,得AC²=AB²-BC²=53²-28²=2809-784=2025。
因为45²=2025,所以AC=45。
答:(1)AB的长是61;(2)AC的长是45。
【方法小结】动笔前先写出“谁是斜边”,再决定用加还是用减;两问的直角都在C处,所以斜边始终是AB。
题型1 变式:直接求边、结果用根号表示、斜边上的高与连续用两次勾股定理
五道变式把“两边求第三边”走完整:先直接求直角边,再求一条不是整数的斜边,然后在选择题里辨认常见错法,接着用两种方法表示面积求斜边上的高,最后在两个相连的直角三角形里连续用两次勾股定理。
变式1 如图,在△DEF中,∠E=90°,DE=7,DF=25,则EF的长为____。
变式2 如图,直角三角形MNP的两条直角边MN、NP分别长2和5,那么斜边MP=____(结果用根号表示)。
变式3 如图,一个直角三角形的斜边GK长6.1,直角边HK长1.1,则另一条直角边GH的长为( )。
A.5 B.6 C.7.2 D.36
变式4 如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足为D,AC=21,BC=28。求斜边AB的长和斜边上的高CD的长。
变式5 如图,∠B=90°,∠ACD=90°,AB=2,BC=3,CD=6。(1)求AC²的值;(2)求AD的长。
【题型2】以直角三角形的三边为边的图形面积
以三边为边向外作正方形,三个面积分别是三边的平方,勾股定理就变成“两个小面积之和等于大面积”。给面积的题直接加减面积,不必先开平方。
例1 如图,以△ABC的三边为边分别向外作正方形,∠ACB=90°,以AC为边的正方形面积是81,以AB为边的正方形面积是1681。(1)求以BC为边的正方形的面积;(2)求BC的长。
【分析】AB是斜边,以AB为边的正方形最大;它的面积等于另外两个正方形面积之和。
【解答】(1)由勾股定理,AB²=AC²+BC²,即以AB为边的正方形面积=以AC为边的正方形面积+以BC为边的正方形面积。
所以以BC为边的正方形面积=1681-81=1600。
(2)BC²=1600,因为40²=1600,所以BC=40。
答:(1)以BC为边的正方形面积是1600;(2)BC的长是40。
【方法小结】面积就是边长的平方:面积之间直接加减,最后要求边长时再开平方,中途不要开平方又平方。
题型2 变式:由面积求面积、向外作半圆与三块面积之和
三道变式换三种图形与问法:两个已知正方形求第三个、把正方形换成半圆、已知三个正方形面积的总和反求最大的一个。
变式1 如图,∠ACB=90°,以△ABC的三边为边向外作正方形,其中两个正方形的面积分别为30和34,则字母M所在正方形的面积为____。
变式2 如图,∠ACB=90°,分别以△ABC的三边为直径向外作半圆,以BC、AC为直径的两个半圆面积分别为18和10,则以AB为直径的半圆面积为( )。
A.8 B.14 C.28 D.56
变式3 如图,在直角三角形ABC(∠ACB=90°)的三边外侧各拼接一个正方形,三个正方形合起来的面积是72,那么斜边AB上的正方形面积是____,AB=____。
【题型3】用面积法证明勾股定理
面积法证明只有一个套路:把同一个图形的面积用两种方法表示,列等式后整理。教材用的是赵爽弦图,下面换成由三个直角三角形拼成的直角梯形。
例1 如图,两个全等的直角三角形ABE与ECD的直角边分别为a、b(AB=EC=a,BE=CD=b),斜边AE=ED=c,点B、E、C在同一条直线上,∠ABE=∠ECD=90°。(1)求证∠AED=90°;(2)利用直角梯形ABCD的面积证明a²+b²=c²。
【分析】梯形ABCD由三个直角三角形拼成:两个全等的直角三角形与一个两腰都等于c的直角三角形。先证中间那个角是直角,再把梯形面积写成两种形式。
【解答】(1)∵△ABE≌△ECD,∴∠BAE=∠CED。
∵∠ABE=90°,∴∠BAE+∠AEB=90°,∴∠CED+∠AEB=90°。
∵点B、E、C在同一条直线上,∴∠AED=180°-(∠AEB+∠CED)=180°-90°=90°。
(2)AB∥CD(都垂直于BC),四边形ABCD是直角梯形,上底AB=a,下底CD=b,高BC=a+b。
梯形面积=(a+b)×(a+b)÷2=(a²+2ab+b²)÷2。
梯形面积又等于三个直角三角形面积之和:ab÷2+ab÷2+c²÷2=(2ab+c²)÷2。
所以(a²+2ab+b²)÷2=(2ab+c²)÷2,整理得a²+b²=c²。
【方法小结】面积法的两步:先说明拼出的图形是什么(这里要先证∠AED是直角),再写两种面积表示并化简。这种梯形拼法据说出自美国第20任总统加菲尔德。
题型3 变式:由弦图中的面积求两直角边的积与和、大正方形套小正方形
两道变式把面积关系反过来用:已知弦图中大、小正方形的面积,求直角边的积与和;以及外面是边长为a+b的大正方形、里面斜放一个小正方形的拼法。
变式1 如图是一个赵爽弦图,它由4个全等的直角三角形与中间的小正方形拼成。已知大正方形ABCD的面积为61,小正方形的面积为1,每个直角三角形的两条直角边分别为a、b(a<b)。(1)求ab的值;(2)求(a+b)²的值。
变式2 如图,用4个全等的直角三角形拼成一个边长为14的大正方形EFGH,中间围成的四边形是一个面积为106的正方形。求每个直角三角形的面积。
【题型4】分类讨论:斜边不确定与高的位置不确定
题目没有交代直角在哪里、高落在三角形内还是外时,一个条件对应两种图形。分类要做到“不漏”:每种情形各画一个图,各算一遍,最后检验两种情形是否都成立。
例1 已知一个直角三角形的两条边长分别为2和3,这个直角三角形的斜边可能是多长?
【分析】题目只说“两条边”,3这条边可能是直角边,也可能是斜边(2不可能是斜边,因为斜边最长)。
【解答】第一种情形:2和3都是直角边,则斜边的平方为2²+3²=13,斜边长为。
第二种情形:3就是斜边,2是直角边,这时另一条直角边的平方为3²-2²=5,直角边长为,三边2、、3满足2²+=3²,这种情形成立,斜边长为3。
答:斜边长为或3。
【方法小结】两边中较短的那条一定是直角边,较长的那条要分“直角边”“斜边”两种情形;已经指明直角的题不必讨论。
题型4 变式:两种情形的第三边、高在形内与形外、非负数条件与等腰三角形腰上的高
四道变式从不同入口触发分类:直接给两边、给两边与第三边上的高、用非负数的和为0给出两边、以及等腰三角形一腰上的高落在形内还是形外。
变式1 直角三角形有两条边分别长5和6,它的第三条边长为____。
变式2 在△ABC中,AB=37,AC=15,BC边上的高AD=12,求BC的长。
变式3 已知实数x、y满足|x-1|+|y-2|=0,一个直角三角形有两条边的长恰好是x和y,那么它的第三边长为( )。
A. B. C.或 D.3
变式4 △ABC的两腰AB、AC都等于25,从点B向AC所在直线作垂线,垂线段BD=24,求底边BC的长。
【题型5】用勾股定理的逆定理判定直角
逆定理把“三边的数量关系”变回“有一个直角”。用法固定:找最长边,算另两边的平方和,与最长边的平方比较;相等就得直角,直角是最长边所对的角。
例1 如图,在四边形ABCD中,∠B=90°,AB=7,BC=24,CD=60,AD=65。(1)求证∠ACD=90°;(2)求四边形ABCD的面积。
【分析】连接AC,先在直角三角形ABC里求出AC,再看△ACD的三边是否满足勾股定理的逆定理。
【解答】(1)在△ABC中,∠B=90°,由勾股定理得AC²=AB²+BC²=7²+24²=625,所以AC=25。
在△ACD中,AC²+CD²=25²+60²=625+3600=4225,AD²=65²=4225,
所以AC²+CD²=AD²,由勾股定理的逆定理得∠ACD=90°。
(2)四边形ABCD的面积=△ABC的面积+△ACD的面积=7×24÷2+25×60÷2=84+750=834。
答:(2)四边形ABCD的面积是834。
【方法小结】不规则四边形求面积,常用一条对角线分成两个三角形;已知一个直角时,另一个直角往往要用逆定理先证出来。
题型5 变式:挑出直角三角形、由三边求面积、证明角是直角与按比例求面积
四道变式覆盖逆定理的四种用法:在几组数中挑出能组成直角三角形的一组、先判定直角再求面积、在有高的三角形里证明顶角是直角、以及按三边之比设未知数。
变式1 以下面各组数为三角形的三边长,其中能组成直角三角形的一组是( )。
A.6,7,8 B.19,22,29
C.23,24,33 D.60,91,109
变式2 如图,△ABC的三边长分别为BC=80,AC=39,AB=89,则△ABC的面积为____。
变式3 如图,在△ABC中,AD⊥BC,垂足为D,BD=16,DC=4,AD=8。(1)求证:∠BAC=90°;(2)若M是BC的中点,连接AM,求AM的长。
变式4 有一块三角形绿地,三条边的长度之比是13∶84∶85,沿绿地边缘走一圈是364 m。这块绿地的面积是多少平方米?
【题型6】勾股数的判断与构造
判断勾股数要过两关:三个数都是正整数,较小两数的平方和等于最大数的平方。构造勾股数有两条现成的路:已知一组的整数倍,以及m²-n²、2mn、m²+n²这组公式。
例1 (1)36,77,85是不是一组勾股数?(2)取m=8,n=3,按m²-n²、2mn、m²+n²写出一组勾股数,并检验。
【分析】第(1)问先确认都是正整数,再比较两个较小数的平方和与最大数的平方;第(2)问代入公式后仍要检验一次。
【解答】(1)36、77、85都是正整数,最大的数是85。
36²+77²=1296+5929=7225,85²=7225,所以36²+77²=85²,36,77,85是一组勾股数。
(2)m²-n²=8²-3²=55,2mn=2×8×3=48,m²+n²=8²+3²=73。
检验:55²+48²=3025+2304=5329,73²=5329,所以55,48,73是一组勾股数。
答:(1)是一组勾股数;(2)这组勾股数是55,48,73。
【方法小结】公式里m²+n²一定是最大的数;另外两个数谁大谁小要看具体数值(这里55>48)。
题型6 变式:挑勾股数、补全勾股数、证明一类勾股数与倍数变化
四道变式从四个方向练勾股数:在四组数里挑、已知两个数补第三个并排除非整数情形、证明教材数学探究里的一组表达式、以及判断哪种变化后仍是勾股数。
变式1 下面给出四组数,其中是勾股数的一组为( )。
A.2.8,4.5,5.3 B.20,99,101
C.14,15,16 D.9,12,14
变式2 若16,63,x是一组勾股数,则x=____。
变式3 已知n为正整数。(1)求证:2n+1,2n²+2n,2n²+2n+1是一组勾股数;(2)写出n=4时的这组勾股数。
变式4 若a,b,c是一组勾股数,则在下面四组数中一定还是勾股数的一组是( )。
A.a+1,b+1,c+1 B.a²,b²,c²
C.a÷2,b÷2,c÷2 D.3a,3b,3c
【题型7】方格纸与数轴上的线段长
方格纸上的斜线段,都可以看成一个直角三角形的斜边:水平方向数几格、竖直方向数几格,就是两条直角边。数轴上表示的点,就是把这样的斜边用圆规“转”到数轴上。
例1 如图,在由边长为1的小正方形组成的网格中,△ABC的顶点A、B、C都是网格线的交点。(1)分别求AB²、BC²、AC²;(2)△ABC是直角三角形吗?证明你的结论。
【分析】每条边都是某个小直角三角形的斜边,数出水平、竖直方向的格数再用勾股定理。
【解答】(1)AB:水平方向1格,竖直方向2格,AB²=1²+2²=5。
BC:水平方向4格,竖直方向2格,BC²=4²+2²=20。
AC:水平方向3格,竖直方向4格,AC²=3²+4²=25。
(2)AB²+BC²=5+20=25=AC²,由勾股定理的逆定理,△ABC是直角三角形,AC所对的∠ABC=90°。
答:(1)AB²=5,BC²=20,AC²=25;(2)△ABC是直角三角形。
【方法小结】格点三角形判直角,只需三边的平方,不必求出边长本身;平方都是整数,比较起来最省事。
题型7 变式:数轴上画√13、格点线段、格点三角形的高与依次画弧
四道变式在数轴与方格纸之间来回切换:用直角三角形在数轴上确定一个点、读一条格点线段的长、用割补法求格点三角形的面积再求高、以及连续画弧找出规律。
变式1 如图,点O、A在数轴上分别表示0和3,在点A处作数轴的垂线段AB,使AB=2,再用圆规以O为圆心、OB长为半径作弧,与数轴正半轴相交于点P。点P表示的数为____。
变式2 如图,方格纸中每个小正方形的边长都是1,线段MN的两个端点都在格点上,则MN的长为____。
变式3 如图,△DEF画在单位正方形网格里,三个顶点都落在格点上。(1)求△DEF的面积;(2)求EF边上的高。
变式4 如图,点A在数轴上表示1,作AB⊥数轴且AB=1,以原点O为圆心、OB长为半径画弧交数轴正半轴于点C;再作CD⊥数轴且CD=1,以O为圆心、OD长为半径画弧交数轴正半轴于点E。点E表示的数是____;照这样一直作下去,第8次画弧得到的点表示的数是____。
【题型8】折叠问题中列方程求线段
折叠前后的两部分全等,对应线段相等、对应角相等。做法固定:把折叠带来的相等线段标到图上,找一个三边都能用同一个未知数表示的直角三角形,用勾股定理列方程。
例1 如图,把长方形纸片ABCD沿AE折叠,点D恰好落在BC边上的点F处,AB=20,AD=29。(1)求BF的长;(2)求CE的长。
【分析】折叠后△AFE≌△ADE,所以AF=AD,EF=ED。先在△ABF中求BF,再在△ECF中列方程。
【解答】(1)由折叠得AF=AD=29。四边形ABCD是长方形,∠B=90°,BC=AD=29,CD=AB=20。
在△ABF中,BF²=AF²-AB²=29²-20²=841-400=441,BF=21。
(2)FC=BC-BF=29-21=8。设CE=x,则ED=20-x,由折叠得EF=ED=20-x。
在△ECF中,∠ECF=90°,由勾股定理得CE²+FC²=EF²,即x²+8²=(20-x)²。
整理得x²+64=400-40x+x²,40x=336,x=8.4。
答:(1)BF的长是21;(2)CE的长是8.4。
【方法小结】折叠题先写“由折叠得”哪些线段相等;设未知数时选让直角三角形三边都能表示出来的那一段。
题型8 变式:直角三角形纸片的两种折法与沿对角线折长方形
三道变式换三种折法:使两个锐角顶点重合、使一条直角边落到斜边上、以及沿对角线折叠长方形求重叠部分,未知数分别设在三个不同的位置。
变式1 如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=18,BC=12。折叠这张三角形纸片,使点A与点B重合,折痕与AC交于点D、与AB交于点E。求CD的长。
变式2 如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=9,BC=40。把△ACD沿AD折叠,使直角边AC落在斜边AB上,点C落在点E处,点D在BC上。求CD的长。
变式3 如图,把长方形纸片ABCD沿对角线BD折叠,点C落在点E处,BE交AD于点F,AB=10,AD=20,则DF的长为____,重叠部分△BFD的面积为____。
【题型9】勾股定理的实际应用
实际问题的关键是“画出直角三角形”:墙与地面、竹竿与地面、水面与芦苇、两个互相垂直的航向,都给出一个直角。把已知长度标到三边上,要求的量设为x,用勾股定理列式或列方程。
例1 如图,梯子AB长6.5 m,上端A靠在竖直的墙面OA上,下端B在水平地面上,与墙脚O相距1.6 m。(1)梯子顶端A离地面多高?(2)如果梯子顶端沿墙下滑0.7 m到点C,那么梯子底端B向外滑动了多少米?
【分析】墙与地面垂直,梯子、墙、地面围成直角三角形;梯子滑动前后长度不变,是两个直角三角形共同的斜边。
【解答】(1)在△AOB中,∠AOB=90°,AO²=AB²-OB²=6.5²-1.6²=42.25-2.56=39.69,AO=6.3。
(2)OC=AO-AC=6.3-0.7=5.6。设梯子底端滑到点D,则CD=AB=6.5。
在△COD中,OD²=CD²-OC²=6.5²-5.6²=42.25-31.36=10.89,OD=3.3。
BD=OD-OB=3.3-1.6=1.7。
答:(1)梯子顶端离地面6.3 m;(2)梯子底端向外滑动了1.7 m。
【方法小结】梯子滑动题抓住“梯长不变”:前后两个直角三角形各用一次勾股定理;本题顶端下滑0.7 m,底端却外移1.7 m,两者一般不相等。
题型9 变式:台风折树、荷花出水、两船航向与拉船靠岸
四道变式对应四种建模:折断后的上下两段加一段地面、花茎倾斜前后长度不变、由三段距离判定航向垂直、以及绳长缩短时船走过的水平距离。
变式1 如图,一棵高24 m的杉树被台风从点B处吹折,树梢A着地处离树根C 12 m。求折断处B离地面的高度。
变式2 如图,平静的湖面上,一朵荷花的顶端A高出水面0.4 m,一阵风吹来,荷花被吹到一边,花茎绕着根部B转动,顶端恰好落在水面上的点D处,点D与荷花原来位置的水平距离CD为1.2 m。求这里的水深BC。
变式3 如图,甲、乙两船同时从港口P出发,甲船每小时航行20 n mile,乙船每小时航行21 n mile,2小时后甲船到达A处、乙船到达B处,此时两船相距58 n mile。已知甲船沿北偏东40°方向航行,乙船航行在港口的南面,求乙船的航行方向。
变式4 如图,岸上一人用绳子拉船靠岸,拉绳的手C离水面的高度CA=4.8 m。开始时绳长CB=7.3 m,拉动一段时间后,船从点B到达点D,此时绳长CD=5 m。船向岸边移动了多少米?
【题型10】(拓展)立体图形表面与内部的最短距离
立体图形表面上两点间的最短路线,要先把曲面或几个面展开成平面,再用“两点之间线段最短”与勾股定理计算;长方体内部的最长线段,要连续用两次勾股定理。
例1 如图,圆柱形储油罐的高为16 m,底面周长为30 m。工人要在罐的外侧面修一段旋梯,从罐底的点A出发,绕油罐侧面一圈,到达点A正上方罐顶的点B。旋梯最短为多少米?
【分析】沿过点A的母线把侧面剪开展成长方形,绕一圈的路线就变成长方形的一条对角线。
【解答】侧面展开图是一个长方形,长等于底面周长30 m,宽等于油罐的高16 m。
从A绕一圈到B,在展开图上连成一条线段,它是这个长方形的对角线,此时路线最短。
由勾股定理,旋梯的最短长度的平方为30²+16²=900+256=1156,34²=1156,所以最短为34 m。
答:旋梯最短为34 m。
【方法小结】曲面上的最短路线先“展开”再“连线”;绕一圈时,长方形的长取整个底面周长,而不是直径。
题型10 变式:盒内最长木棒、长方体表面爬行与台阶展开
三道变式分别练:长方体内部的最长线段(连续两次勾股定理)、长方体表面三种展开路线的比较、以及把台阶的各级台面展开成一个长方形。
变式1 如图,一个长方体包装盒的长AB=80 cm,宽BC=40 cm,高AE=10 cm,则盒内能放进的木棒最长为____cm(木棒粗细不计)。
变式2 如图,一块长方体木块的长AB=12 cm,宽BC=4 cm,高AE=5 cm。一只蚂蚁从顶点A出发,沿木块表面爬到顶点G,求它爬行的最短路程。
变式3 如图是一段四级台阶,每级台阶高0.3 m、宽0.5 m、长6 m。一只壁虎从台阶最下端的点A出发,沿台阶表面爬到最上端的点B(A、B是台阶两端相对的顶点),它爬行的最短路程为____m。
易错专练
本章的失分集中在六处:没分清斜边就套公式、逆定理不找最长边、在不是直角三角形的图形里用勾股定理、高的位置只画一种、把非整数当勾股数、以及最短路线只试一种展开。下面七题各守一处,先独立做,再对照答案里的错解与错因。
易错1 一块直角三角形木板有两条边长4 dm和5 dm,要沿它的三条边都包上铝条,铝条总长是多少分米?
易错2 在△ABC中,BC=125,CA=44,AB=117,判断△ABC的形状;若有直角,指出哪个角是直角。
易错3 在△ABC中,AB=17,BC=144。(1)AC的长能确定吗?(2)若再添加条件∠B=90°,求AC的长。
易错4 △ABC中,AD是BC边上的高,AD=9,AB=41,AC=15,求△ABC的面积。
易错5 判断2.0,2.1,2.9是不是一组勾股数,再判断以这三个数为边长的三角形按角分类属于哪一类。
易错6 如图,一个长方体盒子的三条棱AB=6,BC=3,AE=2,求沿盒子表面从A走到G的最短路线的长。
易错7 如图,数轴上点A表示-1,点C表示2,BC⊥数轴于点C,BC=2。以点A为圆心、AB为半径画弧,交数轴正半轴于点P,则点P表示的数是____。
课后作业(一)基础巩固
下面8题每题只有一个选项符合题意,把字母填进括号里。考查次序是:求边、判定直角三角形、弦图、数轴上的点、逆定理的字母形式、面积、圆柱侧面的最短路线与折断问题。
1.如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=8.8,BC=10.5,则AB的长为( )。
A.13.7 B.19.3 C.1.7 D.187.69
2.下列每组数分别是一个三角形三边的长,其中有一个角是直角的是( )。
A.2,3,4 B.16,30,34
C.5,6,7 D.10,11,12
3.如图是赵爽弦图,4个全等的直角三角形的两条直角边分别为a、b(a<b),斜边为c,则中间小正方形的边长为( )。
A.a+b B.c-a C.b-a D.ab
4.在每个小正方形边长都为1的方格纸上,以格点为端点画线段,下列长度中画不出来的是( )。
A. B. C. D.
5.在△ABC中,∠A、∠B、∠C的对边分别为a、b、c,若a²-b²=c²,则( )。
A.∠A=90° B.∠B=90°
C.∠C=90° D.△ABC不是直角三角形
6.如图,∠C=90°,AB=10.1,AC=2,则△ABC的面积为( )。
A.10.1 B.9.9 C.20.2 D.19.8
7.如图,一只蚂蚁在一根圆柱形蜡烛的侧面上爬行,蜡烛高12 cm、底面周长10 cm,它从下底边上的点A出发,爬到上底边上与A正对的点B(A、B分别在蜡烛相对的两侧),最短要爬( )。
A. cm B.22 cm
C.13 cm D.17 cm
8.如图,一根竖直的竹竿在离地面0.9 m的点B处折断,竹竿顶端A落在离竹竿底端C 4 m的地面上,则竹竿折断前的高度为( )。
A.4.9 m B.4.1 m C.8.1 m D.5 m
课后作业(二)能力进阶
第9~16题只要求写出结果,不必写过程。这一组把求边、等腰三角形的高、非负数条件、斜边上的高、实际测量、勾股数公式、方向与面积各考一遍。
9.如图,一块直角三角形铁皮ABC的斜边AB长8.5 dm,直角边BC长7.7 dm,另一条直角边AC长____dm。
10.如图,等腰三角形ABC的腰长为29,底边BC=40,AD是底边上的高,则AD=____,△ABC的面积为____。
11.若△ABC的三边长a、b、c满足|a-18|+(b-80)²+|c-82|=0,则△ABC的面积为____。
12.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足为D,AD=4,DB=9,则CD的长为____。
13.如图,一根长3.4 m的竹竿AB斜靠在竖直的墙上,竹竿底端B离墙脚O 1.6 m,则竹竿顶端A离地面____m。
14.按m²-n²、2mn、m²+n²构造勾股数,当m=4,n=1时,得到的一组勾股数是____。
15.如图,某人从点A出发向正东走360 m到达点B,再向正北走770 m到达点C,则A、C两点间的距离为____m。
16.两条直角边的长度之和为41、斜边长为29的直角三角形,面积是____。
课后作业(三)拓展延伸
第17~24题要写出完整的证明或计算过程。这一组把勾股定理与逆定理放进四边形、轴对称、行驶与运动、代数证明中综合使用。
17.如图,AD是△ABC的高。求证:AB²-AC²=BD²-CD²。
18.如图,在四边形ABCD中,∠BAD=90°,AB=39,AD=52,BC=33,CD=56。求四边形ABCD的面积。
19.如图,A、B两村在一条笔直的水渠l的同侧,A村到l的距离AC=0.4 km,B村到l的距离BD=0.5 km,CD=4 km。要在l上建一个抽水站P,分别向两村铺设管道,使PA+PB最小。求管道总长的最小值。
20.如图,一条笔直的公路l旁有一所学校P,学校到公路的距离PH=280 m。一辆货车行驶时,周围530 m以内会受到噪声影响。若货车以每小时18 km的速度沿公路行驶,学校受噪声影响的时间有多长?
21.如图,△ABC的两边AB与AC相等,D是底边BC上任意一点。求证:AB²-AD²=BD·DC。
22.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=15 cm,BC=25 cm。动点P从C出发沿边CB向B匀速运动,速度为1 cm/s,运动t s时恰好有PA=PB,求t。
23.如图,锐角三角形ABC的高AD把BC分成BD、CD两段。(1)求证:AB²=AC²+BC²-2BC·CD;(2)若AC=61,BC=74,CD=11,求AB的长。
24.如图,放风筝时,手中握线的点E离地面1.5 m,风筝F与点E的水平距离EK为65 m,放出的风筝线EF长97 m(线看作直的)。求风筝离地面的高度。
参考答案与解析
题型1 变式:直接求边、结果用根号表示、斜边上的高与连续用两次勾股定理
变式1 【答案】24
【解析】∠E=90°,所以DF是斜边。
EF²=DF²-DE²=25²-7²=625-49=576。
因为24²=576,所以EF=24。
变式2 【答案】
【解析】∠N=90°,MP是斜边。
MP²=MN²+NP²=2²+5²=4+25=29。
29不是完全平方数,所以MP=。
变式3 【答案】B
【解析】把斜边与直角边直接相减得6.1-1.1=5,这是把“平方差”误当成“差”,A不对。
由勾股定理,GH²=GK²-HK²=6.1²-1.1²=37.21-1.21=36,所以GH=6,选B。
把两边相加得6.1+1.1=7.2,直角边不可能比斜边还长,C不对。
算出GH²=36以后忘了开平方,把36当成GH的长,D不对。
变式4 【答案】AB=35,CD=16.8
【解析】在△ABC中,∠ACB=90°,由勾股定理得AB²=AC²+BC²=21²+28²=441+784=1225,所以AB=35。
△ABC的面积可以用两种方法表示:AC×BC÷2,也可以写成AB×CD÷2。
所以AC×BC=AB×CD,即21×28=35×CD,CD=588÷35=16.8。
答:AB的长是35,CD的长是16.8。
变式5 【答案】(1)AC²=13;(2)AD=7
【解析】(1)在△ABC中,∠B=90°,由勾股定理得AC²=AB²+BC²=2²+3²=13。
(2)在△ACD中,∠ACD=90°,由勾股定理得AD²=AC²+CD²=13+6²=13+36=49,所以AD=7。
答:(1)AC²=13;(2)AD的长是7。
说明:AC的长是,但第二步只用到AC²,把13直接代入更简便,不必先求AC。
题型2 变式:由面积求面积、向外作半圆与三块面积之和
变式1 【答案】64
【解析】M所在的正方形以斜边AB为边。
由勾股定理,它的面积=AC²+BC²=30+34=64。
变式2 【答案】C
【解析】以直径d为边的半圆面积是π×(d÷2)²÷2=πd²÷8,三个半圆面积都等于各自直径的平方乘同一个数π÷8。
由AB²=AC²+BC²,两边同乘π÷8,得以AB为直径的半圆面积=10+18=28,选C。
A是用18-10=8,把“和”算成了“差”;B是取两者的平均数;D是把面积和又乘了2,都不对。
变式3 【答案】36;6
【解析】设以AB为边的正方形面积为x,由勾股定理,另外两个正方形的面积之和也等于x。
三个正方形面积之和为x+x=72,所以x=36。
AB²=36,AB=6。
题型3 变式:由弦图中的面积求两直角边的积与和、大正方形套小正方形
变式1 【答案】(1)ab=30;(2)(a+b)²=121
【解析】(1)大正方形的面积=4个直角三角形的面积+小正方形的面积,即61=4×ab÷2+1=2ab+1。
所以2ab=60,ab=30。
(2)大正方形的边长是直角三角形的斜边,由勾股定理得a²+b²=61。
(a+b)²=a²+2ab+b²=61+60=121。
答:(1)ab的值是30;(2)(a+b)²的值是121。
变式2 【答案】每个直角三角形的面积是22.5
【解析】大正方形EFGH的面积是14²=196。
大正方形由4个直角三角形与中间的正方形组成,所以4个直角三角形的面积和为196-106=90。
每个直角三角形的面积为90÷4=22.5。
答:每个直角三角形的面积是22.5。
题型4 变式:两种情形的第三边、高在形内与形外、非负数条件与等腰三角形腰上的高
变式1 【答案】或
【解析】5和6都是直角边时,第三边的平方为5²+6²=61,第三边为。
6是斜边时,第三边的平方为6²-5²=11,第三边为。
所以第三条边的长为或。
变式2 【答案】BC的长为44或26
【解析】在△ABD中,∠ADB=90°,BD²=AB²-AD²=37²-12²=1369-144=1225,BD=35。
在△ACD中,∠ADC=90°,CD²=AC²-AD²=15²-12²=225-144=81,CD=9。
第一种情形:高AD在△ABC内部,点D在线段BC上,BC=BD+CD=35+9=44。
第二种情形:高AD在△ABC外部,点D在BC的延长线上,BC=BD-CD=35-9=26。
答:BC的长为44或26。
变式3 【答案】C
【解析】两个绝对值都不小于0,和为0,所以x-1=0,y-2=0,即x=1,y=2。
1和2都是直角边时,第三边为=;2是斜边时,第三边为=。
所以第三边的长为或,选C。A、B各漏掉一种情形,D是把两边相加,都不对。
变式4 【答案】BC的长为30或40
【解析】在△ABD中,∠ADB=90°,AD²=AB²-BD²=25²-24²=625-576=49,AD=7。
第一种情形:顶角∠A是锐角,垂足D在腰AC上,CD=AC-AD=25-7=18,BC²=BD²+CD²=24²+18²=900,BC=30。
第二种情形:顶角∠A是钝角,垂足D在CA的延长线上,CD=AC+AD=25+7=32,BC²=BD²+CD²=24²+32²=1600,BC=40。
答:底边BC的长为30或40。
题型5 变式:挑出直角三角形、由三边求面积、证明角是直角与按比例求面积
变式1 【答案】D
【解析】A:6²+7²=85,8²=64,85≠64,不是直角三角形。
B:19²+22²=845,29²=841,845≠841,不是直角三角形(两者很接近,要算准)。
C:23²+24²=1105,33²=1089,1105≠1089,不是直角三角形。
D:60²+91²=3600+8281=11881=109²,是直角三角形,选D。
变式2 【答案】1560
【解析】最长边是AB。AC²+BC²=39²+80²=1521+6400=7921,AB²=89²=7921。
所以AC²+BC²=AB²,由勾股定理的逆定理得∠C=90°。
△ABC的面积=AC×BC÷2=39×80÷2=1560。
变式3 【答案】(1)证明见解析;(2)AM=10
【解析】(1)证明:∵AD⊥BC,∴∠ADB=∠ADC=90°。
在△ABD中,由勾股定理得AB²=BD²+AD²=16²+8²=320。
在△ACD中,由勾股定理得AC²=DC²+AD²=4²+8²=80。
又BC=BD+DC=16+4=20,BC²=400。
∵AB²+AC²=320+80=400=BC²,
∴由勾股定理的逆定理得∠BAC=90°。
(2)M是BC的中点,BM=20÷2=10,所以DM=BD-BM=16-10=6。
在△ADM中,∠ADM=90°,由勾股定理得AM²=AD²+DM²=8²+6²=100,AM=10。
答:(2)AM的长是10。
变式4 【答案】这块绿地的面积是2184 m²
【解析】设三边长分别为13k、84k、85k,则13k+84k+85k=364,182k=364,k=2。
三边长分别为26 m、168 m、170 m。
26²+168²=676+28224=28900,170²=28900,所以26²+168²=170²,
由勾股定理的逆定理,这个三角形是直角三角形,两条直角边分别为26和168。
面积=26×168÷2=2184(m²)。
答:这块绿地的面积是2184 m²。
题型6 变式:挑勾股数、补全勾股数、证明一类勾股数与倍数变化
变式1 【答案】B
【解析】A:2.8²+4.5²=5.3²,能组成直角三角形,但三个数不是正整数,不是勾股数。
B:20²+99²=400+9801=10201=101²,三个数都是正整数,是勾股数,选B。
C:14²+15²=421,16²=256,不相等。
D:9²+12²=225,14²=196,不相等。
变式2 【答案】65
【解析】若x是最大的数,则x²=16²+63²=256+3969=4225,x=65。
若63是最大的数,则x²=63²-16²=3969-256=3713,而60²=3600,61²=3721,3713不是完全平方数,x不是正整数,舍去。
所以x=65。
变式3 【答案】(1)证明见解析;(2)9,40,41
【解析】(1)证明:n为正整数,所以2n+1,2n²+2n,2n²+2n+1都是正整数,并且2n²+2n+1最大。
(2n²+2n+1)²-(2n²+2n)²=(2n²+2n+1+2n²+2n)(2n²+2n+1-2n²-2n)=4n²+4n+1,
而(2n+1)²=4n²+4n+1,
所以(2n+1)²+(2n²+2n)²=(2n²+2n+1)²,这三个数是一组勾股数。
(2)n=4时,2n+1=9,2n²+2n=40,2n²+2n+1=41,这组勾股数是9,40,41。
变式4 【答案】D
【解析】取a、b、c为9、40、41检验:A得10、41、42,10²+41²=1781≠42²=1764,不是勾股数。
B得81、1600、1681,81²+1600²=2566561,1681²=2825761,两者不相等,不是勾股数。
C得4.5、20、20.5,不是正整数,不一定是勾股数。
D:(3a)²+(3b)²=9(a²+b²)=9c²=(3c)²,且都是正整数,一定是勾股数,选D。
题型7 变式:数轴上画√13、格点线段、格点三角形的高与依次画弧
变式1 【答案】
【解析】在△OAB中,∠OAB=90°,OB²=OA²+AB²=3²+2²=13,OB=。
OP=OB=,点P在原点右侧,所以点P表示的数是。
变式2 【答案】
【解析】从M到N,水平方向4格,竖直方向1格。
MN²=4²+1²=17,MN=。
变式3 【答案】(1)6.5;(2)2.6
【解析】(1)用割补法:以E、F、D所在格点为顶点的最小长方形是4×4的正方形,面积为16。
去掉三个直角三角形:EF外侧的一个面积为4×3÷2=6,ED外侧的一个面积为1×4÷2=2,DF外侧的一个面积为3×1÷2=1.5。
△DEF的面积=16-6-2-1.5=6.5。
(2)EF:水平方向4格,竖直方向3格,EF²=4²+3²=25,EF=5。
设EF边上的高为h,则5h÷2=6.5,h=2×6.5÷5=2.6。
答:(1)△DEF的面积是6.5;(2)EF边上的高是2.6。
变式4 【答案】;3
【解析】OB²=OA²+AB²=1²+1²=2,第1次画弧得到的点C表示。
OD²=OC²+CD²=2+1=3,第2次画弧得到的点E表示。
每作一次,半径的平方就增加1,第n次画弧得到的点表示。
第8次画弧得到的点表示==3。
题型8 变式:直角三角形纸片的两种折法与沿对角线折长方形
变式1 【答案】CD=5
【解析】由折叠得AD=BD。设CD=x,则AD=BD=18-x。
在△BCD中,∠C=90°,由勾股定理得CD²+BC²=BD²,即x²+12²=(18-x)²。
整理得x²+144=324-36x+x²,36x=180,x=5。
答:CD的长是5。
变式2 【答案】CD=7.2
【解析】在△ABC中,AB²=AC²+BC²=9²+40²=1681,AB=41。
由折叠得AE=AC=9,DE=CD,∠AED=∠C=90°,所以BE=41-9=32,∠BED=90°。
设CD=x,则DE=x,BD=40-x。
在△BED中,由勾股定理得DE²+BE²=BD²,即x²+32²=(40-x)²。
整理得x²+1024=1600-80x+x²,80x=576,x=7.2。
答:CD的长是7.2。
变式3 【答案】12.5;62.5
【解析】由折叠得∠CBD=∠EBD;又AD∥BC,∠CBD=∠ADB,所以∠FBD=∠FDB,FB=FD。
设DF=x,则FB=x,AF=20-x。在△ABF中,∠BAF=90°,AF²+AB²=FB²,即(20-x)²+10²=x²。
整理得400-40x+100=0,x=12.5。
△BFD的面积=DF×AB÷2=12.5×10÷2=62.5。
题型9 变式:台风折树、荷花出水、两船航向与拉船靠岸
变式1 【答案】折断处离地面9 m
【解析】设BC=x m,则折下的一段AB=(24-x) m。
在△ABC中,∠ACB=90°,由勾股定理得BC²+AC²=AB²,即x²+12²=(24-x)²。
整理得x²+144=576-48x+x²,48x=432,x=9。
答:折断处B离地面9 m。
变式2 【答案】水深1.6 m
【解析】设水深BC=x m,则花茎长BA=BD=(x+0.4) m。
在△BCD中,∠BCD=90°,由勾股定理得BC²+CD²=BD²,即x²+1.2²=(x+0.4)²。
整理得x²+1.44=x²+0.8x+0.16,0.8x=1.28,x=1.6。
答:这里的水深是1.6 m。
变式3 【答案】乙船沿南偏东50°方向航行
【解析】PA=20×2=40(n mile),PB=21×2=42(n mile),AB=58 n mile。
PA²+PB²=40²+42²=1600+1764=3364,AB²=58²=3364,所以PA²+PB²=AB²。
由勾股定理的逆定理得∠APB=90°。
甲船的航向与正北方向成40°角,乙船在港口南面,乙船的航向与正南方向所成的角为180°-40°-90°=50°,且偏向东方。
答:乙船沿南偏东50°方向航行。
变式4 【答案】船向岸边移动了4.1 m
【解析】CA与水面垂直,∠CAB=90°。
在△CAB中,AB²=CB²-CA²=7.3²-4.8²=53.29-23.04=30.25,AB=5.5。
在△CAD中,AD²=CD²-CA²=5²-4.8²=25-23.04=1.96,AD=1.4。
BD=AB-AD=5.5-1.4=4.1。
答:船向岸边移动了4.1 m。
题型10 变式:盒内最长木棒、长方体表面爬行与台阶展开
变式1 【答案】90
【解析】盒内最长的线段是体对角线AG。先求底面对角线AC:AC²=AB²+BC²=80²+40²=8000。
棱CG垂直于底面,所以△ACG是以AG为斜边的直角三角形,AG²=AC²+CG²=8000+10²=8100,AG=90。
所以最长能放进90 cm的木棒。
变式2 【答案】最短路程为15 cm
【解析】蚂蚁要经过两个相邻的面,把这两个面展开成一个长方形,A、G之间的线段就是一条路线,共有三种展开方式:
①经过前面和上面:展开后长方形的两边为12 cm和4+5=9(cm),路程的平方为12²+9²=225,路程为15 cm。
②经过前面和右面:两边为12+4=16(cm)和5 cm,路程的平方为16²+5²=281。
③经过底面和右面:两边为12+5=17(cm)和4 cm,路程的平方为17²+4²=305。
225<281<305,所以最短路程为15 cm。
变式3 【答案】6.8
【解析】把台阶的各个台面与立面展开成一个长方形,长方形的一边是台阶的长6 m,
另一边是所有台阶高与宽的总和:4×(0.3+0.5)=3.2(m)。
A、B是这个长方形相对的两个顶点,最短路程的平方为3.2²+6²=10.24+36=46.24,所以最短路程为6.8 m。
易错专练
易错1 【答案】铝条总长为12 dm或(9+ dm
【解析】错解示例:斜边²=4²+5²=41,斜边为,周长为4+5+=9+。
错因:默认4和5都是直角边,漏掉了5是斜边的情形。
正解:①4和5都是直角边时,斜边为=,周长为9+;②5是斜边时,另一条直角边为=3,周长为4+5+3=12。铝条总长就是木板的周长,所以为12 dm或(9+ dm。
提醒:没有指明直角或斜边时,较长的已知边要分“直角边”“斜边”两种情形。
易错2 【答案】△ABC是直角三角形,∠A=90°
【解析】错解示例:BC²+CA²=125²+44²=17561,AB²=13689,两者不相等,所以△ABC不是直角三角形。
错因:逆定理比较的是“两条较短边的平方和”与“最长边的平方”,不能按题目给出的先后顺序拿前两条边去算。
正解:最长边是BC=125。CA²+AB²=44²+117²=1936+13689=15625,BC²=125²=15625,CA²+AB²=BC²,所以△ABC是直角三角形,直角是BC所对的∠A。
提醒:先找最长边,直角就是最长边所对的角。
易错3 【答案】(1)不能确定;(2)AC=145
【解析】错解示例:(1)由勾股定理,AC²=17²+144²=21025,AC=145。
错因:勾股定理只能用在直角三角形中;题目没有给出直角,两边的长确定不了第三边。
正解:(1)只知道两边,第三边的长随∠B的大小而变化,不能确定。(2)∠B=90°时,AC是斜边,AC²=AB²+BC²=17²+144²=289+20736=21025,AC=145。
提醒:用勾股定理前先写“在直角三角形××中,∠×=90°”,这一句写不出来就不能用。
易错4 【答案】△ABC的面积为234或126
【解析】错解示例:BD²=41²-9²=1600,BD=40;CD²=15²-9²=144,CD=12;BC=40+12=52,面积=52×9÷2=234。
错因:只画了高在三角形内部的图,漏掉了∠C为钝角、垂足D落在BC延长线上的情形。
正解:BD=40,CD=12。高在形内时,BC=BD+CD=52,面积=52×9÷2=234;高在形外时,BC=BD-CD=40-12=28,面积=28×9÷2=126。所以△ABC的面积为234或126。
提醒:只给“某边上的高”而没有图时,要画出高在形内、形外两种图。
易错5 【答案】不是勾股数;以它们为边长的三角形是直角三角形
【解析】错解示例:2.0²+2.1²=4+4.41=8.41=2.9²,所以2.0,2.1,2.9是勾股数。
错因:勾股数要求三个数都是正整数,只满足平方关系还不够。
正解:2.0²+2.1²=8.41=2.9²,以它们为边长的三角形是直角三角形;但2.1和2.9不是整数,所以这三个数不是勾股数。
提醒:“能组成直角三角形”与“是勾股数”是两回事,后者多一条“都是正整数”。
易错6 【答案】最短路程为
【解析】错解示例:把前面和右面展开,两边为6+3=9和2,路程为=。
错因:只试了一种展开方式,没有比较三种路线。
正解:①前面与上面展开:两边为6和3+2=5,路程的平方为6²+5²=61;②前面与右面展开:两边为9和2,路程的平方为85;③底面与右面展开:两边为6+2=8和3,路程的平方为73。61最小,所以最短路程为。
提醒:长方体表面的最短路线要把三种展开方式都算出来比较;一般是把最长的一条棱单独作一边时最短。
易错7 【答案】-1+
【解析】错解示例:AB²=3²+2²=13,AB=,所以点P表示的数是。
错因:弧的圆心是表示-1的点A,不是原点,AP=并不等于点P到原点的距离。
正解:AC=2-(-1)=3,AB²=AC²+BC²=3²+2²=13,AP=AB=。点P在点A右侧个单位处,表示的数是-1+。
提醒:数轴上“圆心不是原点”时,交点表示的数=圆心表示的数±半径。
课后作业(一)基础巩固
1.【答案】A
【解析】AB²=AC²+BC²=8.8²+10.5²=77.44+110.25=187.69,AB=13.7,选A。
B是把两边直接相加,C是两边相减,都没有用勾股定理;D算出了AB²却忘了开平方。
2.【答案】B
【解析】A:2²+3²=13≠4²=16;C:5²+6²=61≠7²=49;D:10²+11²=221≠12²=144。
B:16²+30²=256+900=1156=34²,是直角三角形,选B。
3.【答案】C
【解析】每个直角三角形较长的直角边b上,有一段与相邻三角形较短的直角边a重合,剩下的部分就是小正方形的边,长为b-a,选C。
a+b是题型3变式2中外面大正方形的边长;c-a是把斜边c当成较长的直角边去减;ab是直角三角形面积的2倍,不是长度,都不对。
4.【答案】C
【解析】以格点为端点的线段,长度的平方等于两个整数的平方和(水平格数²+竖直格数²)。
2=1²+1²,5=2²+1²,10=3²+1²,所以、、都能画出。
7写不成两个整数的平方和(0+7、1+6、4+3中都有一个不是平方数),所以画不出来,选C。
5.【答案】A
【解析】由a²-b²=c²得b²+c²=a²,a是最长边。
由勾股定理的逆定理,a所对的角是直角,即∠A=90°,选A。
6.【答案】B
【解析】BC²=AB²-AC²=10.1²-2²=102.01-4=98.01,BC=9.9。
面积=AC×BC÷2=2×9.9÷2=9.9,选B。
A是用斜边乘直角边再除以2;C是斜边乘直角边;D忘了除以2。
7.【答案】C
【解析】把侧面展开,A到B只需绕半圈,水平方向的距离是底面周长的一半10÷2=5(cm),竖直方向是高12 cm。
最短路程的平方为12²+5²=169,最短路程为13 cm,选C。
A错把整个周长当成水平距离;B、D是把两段路程直接相加,没有走直线。
8.【答案】D
【解析】折下的一段AB是直角三角形ABC的斜边,AB²=BC²+AC²=0.9²+4²=0.81+16=16.81,AB=4.1 m。
折断前的高度=BC+AB=0.9+4.1=5(m),选D。
A把两条直角边相加;B只求了折下的那一段;C把折下的一段与地面上的距离相加,都不对。
课后作业(二)能力进阶
9.【答案】3.6
【解析】AC²=AB²-BC²=8.5²-7.7²=72.25-59.29=12.96。
3.6²=12.96,所以AC=3.6。
10.【答案】21;420
【解析】AB=AC,AD⊥BC,由等腰三角形“三线合一”得BD=CD=40÷2=20。
在△ABD中,AD²=AB²-BD²=29²-20²=841-400=441,AD=21。
△ABC的面积=BC×AD÷2=40×21÷2=420。
11.【答案】720
【解析】三个非负数的和为0,每一个都为0,所以a=18,b=80,c=82。
18²+80²=324+6400=6724=82²,由勾股定理的逆定理,∠C=90°。
面积=18×80÷2=720。
12.【答案】6
【解析】在△ADC中,AC²=CD²+AD²;在△BDC中,BC²=CD²+DB²;在△ABC中,AC²+BC²=AB²。
所以CD²+4²+CD²+9²=(4+9)²,2CD²+97=169,CD²=36,CD=6。
13.【答案】3
【解析】∠AOB=90°,AO²=AB²-OB²=3.4²-1.6²=11.56-2.56=9,AO=3。
14.【答案】15,8,17
【解析】m²-n²=16-1=15,2mn=2×4×1=8,m²+n²=16+1=17。
检验:15²+8²=225+64=289=17²。
15.【答案】850
【解析】向东与向北互相垂直,∠ABC=90°。
AC²=AB²+BC²=360²+770²=129600+592900=722500,AC=850。
16.【答案】210
【解析】设两条直角边为a、b,则a+b=41,a²+b²=29²=841。
(a+b)²=a²+2ab+b²,即1681=841+2ab,2ab=840,ab=420。
面积=ab÷2=210。
课后作业(三)拓展延伸
17.【答案】证明见解析
【解析】证明:∵AD⊥BC,∴∠ADB=∠ADC=90°。
在△ABD中,由勾股定理得AB²=AD²+BD²;
在△ACD中,由勾股定理得AC²=AD²+CD²。
两式相减,得AB²-AC²=(AD²+BD²)-(AD²+CD²)=BD²-CD²。
18.【答案】1938
【解析】连接BD。在△ABD中,∠BAD=90°,BD²=AB²+AD²=39²+52²=1521+2704=4225,BD=65。
在△BCD中,BC²+CD²=33²+56²=1089+3136=4225=BD²,由勾股定理的逆定理得∠BCD=90°。
四边形ABCD的面积=39×52÷2+33×56÷2=1014+924=1938。
答:四边形ABCD的面积是1938。
19.【答案】管道总长的最小值为4.1 km
【解析】作点A关于直线l的对称点A′,连接A′B交l于点P,此时PA+PB=PA′+PB=A′B最小(两点之间线段最短)。
过点A′作A′E⊥BD,交BD的延长线于点E,则A′E=CD=4 km,DE=A′C=AC=0.4 km,BE=BD+DE=0.5+0.4=0.9(km)。
在△A′EB中,A′B²=A′E²+BE²=4²+0.9²=16+0.81=16.81,A′B=4.1。
答:管道总长的最小值为4.1 km。
20.【答案】学校受影响的时间为3分钟
【解析】以P为圆心、530 m为半径画弧,交公路l于点M、N,货车在线段MN上行驶时学校受影响。
PM=PN=530 m,PH⊥MN,在△PHM中,MH²=PM²-PH²=530²-280²=280900-78400=202500,MH=450 m。
同理NH=450 m,MN=2×450=900(m)。
18 km/h=18000÷60=300(m/min),受影响的时间为900÷300=3(min)。
答:学校受噪声影响的时间为3分钟。
21.【答案】证明见解析
【解析】证明:过点A作AH⊥BC,垂足为H。
∵AB=AC,AH⊥BC,∴BH=CH(等腰三角形三线合一)。
在△ABH中,AB²=AH²+BH²;在△ADH中,AD²=AH²+DH²。
∴AB²-AD²=BH²-DH²=(BH+DH)(BH-DH)。
不妨设点D在线段BH上,则BH-DH=BD,BH+DH=CH+DH=DC,
∴AB²-AD²=BD·DC(点D在线段CH上时同理可证)。
22.【答案】t=8
【解析】CP=t cm,PB=(25-t) cm。
在△ACP中,∠ACP=90°,PA²=AC²+CP²=15²+t²。
由PA=PB得15²+t²=(25-t)²,即225+t²=625-50t+t²,50t=400,t=8。
0<8<25,符合题意。
答:当t=8时,PA=PB。
23.【答案】(1)证明见解析;(2)AB=87
【解析】(1)证明:∵AD⊥BC,∴∠ADB=∠ADC=90°。
在△ADC中,AD²=AC²-CD²;BD=BC-CD。
在△ADB中,AB²=AD²+BD²=AC²-CD²+(BC-CD)²=AC²-CD²+BC²-2BC·CD+CD²=AC²+BC²-2BC·CD。
(2)AB²=61²+74²-2×74×11=3721+5476-1628=7569,AB=87。
答:(2)AB的长是87。
24.【答案】风筝离地面73.5 m
【解析】FK⊥EK,∠EKF=90°。
在△EKF中,FK²=EF²-EK²=97²-65²=9409-4225=5184,FK=72。
风筝离地面的高度=FK+1.5=72+1.5=73.5(m)。
答:风筝离地面73.5 m。
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$苏科版·八年级上册·第3章 勾股定理·题型精讲讲义 题型精讲讲义
第3章 勾股定理 题型精讲(讲义)-2026-2027学年八年级上册数学苏科版
苏科版(2024年版)八年级数学上册 第3章 勾股定理 3.1勾股定理的探究 3.2勾股定理的逆定理 3.3勾股定理的简单应用
含 10 个考点例题 / 共 77 题(变式 36 · 易错 7 · 作业 24) / 原卷版+解析版
班级:________ 姓名:________ 日期:________
课时目标
课标要点
1.能说出勾股定理“直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方”(a²+b²=c²),会借助方格纸上三个正方形的面积和赵爽弦图说明定理成立,会在直角三角形中由任意两边求第三边,结果不是整数时用算术平方根表示。
2.能说出勾股定理的逆定理“三边满足a²+b²=c²的三角形是直角三角形”,会先找最长边再判定直角;知道勾股数是满足a²+b²=c²的三个正整数,会用ka、kb、kc与m²-n²、2mn、m²+n²写出勾股数。
3.会在数轴上画出表示、这类数的点,会用勾股定理说明垂线段最短,会在梯子滑动、折断、折叠、航向、立体图形表面最短路线等问题中构造直角三角形并列方程求解。
学习重难点
重点:勾股定理求边(分清斜边与直角边);勾股定理的逆定理判定直角(先找最长边);折叠与实际问题中设未知数、用勾股定理列方程。
难点:没有指明直角或高的位置时的分类讨论;立体图形表面最短路线要比较几种展开方式;勾股数必须都是正整数,能组成直角三角形的三个数不一定是勾股数。
目 录
知识梳理 2
知识点 01 勾股定理的探究:三个正方形的面积 2
知识点 02 勾股定理及赵爽弦图证法 3
知识点 03 用勾股定理由两边求第三边 3
知识点 04 勾股定理的逆定理 4
知识点 05 勾股数及其构造方法 4
知识点 06 勾股定理的简单应用:数轴上的点与垂线段最短 5
考点 1 已知直角三角形的两边求第三边 5
考点 2 以直角三角形的三边为边的图形面积 8
考点 3 用面积法证明勾股定理 9
考点 4 分类讨论:斜边不确定与高的位置不确定 11
考点 5 用勾股定理的逆定理判定直角 12
考点 6 勾股数的判断与构造 13
考点 7 方格纸与数轴上的线段长 14
考点 8 折叠问题中列方程求线段 16
考点 9 勾股定理的实际应用 18
考点 10 (拓展)立体图形表面与内部的最短距离 20
易错专练 22
课后作业(一)基础巩固 23
课后作业(二)能力进阶 25
课后作业(三)拓展延伸 27
课时核心导图
知识梳理
知识点 01 勾股定理的探究:三个正方形的面积
教材从面积入手研究直角三角形三边的关系:以直角三角形ABC的三边为边分别向外画正方形,用“大正方形减去四个直角三角形”或“四个直角三角形加一个小正方形”的割补法算出面积,发现以两条直角边为边的两个正方形面积之和,恰好等于以斜边为边的正方形面积。三个正方形的面积分别是BC²、AC²、AB²,于是AB²=BC²+AC²,即直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。在方格纸上任意画一个顶点在格点上的直角三角形,重复这样的操作,结论都成立。例:直角边上两个正方形的面积是11和25,那么斜边上正方形的面积是36,斜边长为6。
以两条直角边为边的正方形面积之和=以斜边为边的正方形面积
正方形面积=边长的平方:S(斜边)=AB²,S(直角边)=BC²、AC²
小提示:这种面积关系只对直角三角形成立;题目给的是面积时,面积本身就是边长的平方,不要再平方一次。
知识点 02 勾股定理及赵爽弦图证法
勾股定理:直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。如果直角三角形的两条直角边分别为a、b,斜边为c,那么a²+b²=c²。我国古代把较短的直角边叫“勾”,较长的直角边叫“股”,斜边叫“弦”,西周时期的商高就提出过“勾三股四弦五”。公元3世纪初,数学家赵爽用“弦图”完成了证明:把4个全等的直角三角形拼成一个边长为c的大正方形,中间空出一个边长为(b-a)的小正方形。大正方形的面积有两种表示:c²,以及4×ab÷2+(b-a)²=2ab+b²-2ab+a²=a²+b²,两种表示相等,得到a²+b²=c²。例:a=2、b=5时,4个直角三角形的面积和是20,小正方形的面积是9,合起来是29,正好等于2²+5²。
a²+b²=c²(c是斜边,也就是直角所对的边)
弦图:c²=4×ab÷2+(b-a)²
小提示:证明的关键是“同一个图形的面积用两种方法表示”,写证明时两种表示都要写全,再把展开式整理到a²+b²。
知识点 03 用勾股定理由两边求第三边
用勾股定理计算之前,先认准直角和斜边:斜边是直角所对的边,也是三边中最长的边。已知两条直角边求斜边,用c²=a²+b²;已知斜边和一条直角边求另一条直角边,用b²=c²-a²。求出第三边的平方以后,如果它是完全平方数,就直接写出边长(如c²=169,c=13);如果不是,就用第2章学过的算术平方根表示结果(如b²=21,b=),本章不对根号作化简运算。例:两条直角边分别为2和7时,斜边为;斜边为11、一条直角边为6时,另一条直角边为。
求斜边:c²=a²+b²
求直角边:b²=c²-a²(用斜边的平方去减)
小提示:题目只说“两边长”而没有指明哪条是斜边时,较长的那条边既可能是斜边,也可能是直角边,要分两种情况讨论。
知识点 04 勾股定理的逆定理
勾股定理的逆定理:如果三角形的三边长分别为a、b、c,且a²+b²=c²,那么这个三角形是直角三角形。教材的证法是“先造一个直角三角形,再证全等”:作一个直角三角形DEF,使∠E=90°,EF=a,DE=b,由勾股定理得DF²=a²+b²=c²,所以DF=c;这样两个三角形的三边分别相等,由“SSS”得两个三角形全等,原三角形中c所对的角就等于∠E,是直角。四千多年前,古埃及人在绳子上打等距离的结,拉成三边分别为3段、4段、5段的三角形来得到直角,用的正是这个道理。例:三边为1.2、3.5、3.7时,1.2²+3.5²=1.44+12.25=13.69=3.7²,所以这是直角三角形,直角是3.7所对的角。
三边满足a²+b²=c² → 最长边c所对的角是直角
判断步骤:找出最长边 → 算另两边的平方和 → 与最长边的平方比较
小提示:直角是最长边所对的角,不一定是∠C;两短边平方和不等于最长边的平方时,这个三角形就不是直角三角形。
知识点 05 勾股数及其构造方法
如果三个正整数a、b、c满足a²+b²=c²,那么a、b、c叫作勾股数。教材例题证明了:若a、b、c是勾股数,k为正整数,则ka、kb、kc也是勾股数,因为(ka)²+(kb)²=k²(a²+b²)=(kc)²。章末的数学探究还给出一种构造方法:由(m²+n²)²-(m²-n²)²=(2mn)²,当m、n为正整数且m>n时,m²-n²、2mn、m²+n²是一组勾股数,取不同的m、n就能写出无数组。例:m=5、n=2时得到21、20、29,检验:21²+20²=441+400=841=29²。
勾股数:满足a²+b²=c²的三个正整数
构造:m>n的正整数m、n → m²-n²,2mn,m²+n²;倍数:ka,kb,kc
小提示:勾股数必须三个都是正整数:0.8、1.5、1.7能组成直角三角形,但不是勾股数。
知识点 06 勾股定理的简单应用:数轴上的点与垂线段最短
勾股定理把“有一个直角”这一图形条件变成“两边平方和等于第三边平方”这一数量关系,常见用法有三类。①在数轴上画出表示的点:画一个两直角边都是整数的直角三角形,使斜边的平方等于n,再以原点为圆心、斜边长为半径画弧,与数轴正半轴的交点就表示。②说明“垂线段最短”:点P在直线l外,PA⊥l于点A,Q是l上异于A的任意一点,则PQ²=PA²+AQ²,因为AQ>0,所以PQ²>PA²,PA<PQ。③解决实际问题:在图中找出或者添线构造直角三角形,把已知量标到三边上,未知量设为x,用勾股定理列方程。例:两直角边为4和2时,斜边为,图中点P就表示。
数轴上画:找整数a、b使a²+b²=n,以原点为圆心、为半径画弧
实际问题:找直角 → 标三边 → 设未知数 → 由a²+b²=c²列方程
小提示:画弧时圆心必须是表示0的原点;如果圆心是表示其他数的点,交点表示的数要在那个数的基础上加减弧的半径。
【题型1】已知直角三角形的两边求第三边
直角已经确定时,第三边只有一个答案。先看要求的是斜边还是直角边:求斜边用平方和,求直角边用平方差;结果不是整数时用算术平方根表示。
例1 如图,在△ABC中,∠C=90°。(1)若AC=11,BC=60,求AB的长;(2)若AB=53,BC=28,求AC的长。
【分析】∠C=90°,所以AB是斜边,AC、BC是直角边。第(1)问已知两条直角边求斜边,用平方和;第(2)问已知斜边和一条直角边求另一条直角边,用斜边的平方减去已知直角边的平方。
【解答】(1)在△ABC中,∠C=90°,根据勾股定理,得AB²=AC²+BC²=11²+60²=121+3600=3721。
因为61²=3721,所以AB=61。
(2)根据勾股定理,得AC²=AB²-BC²=53²-28²=2809-784=2025。
因为45²=2025,所以AC=45。
答:(1)AB的长是61;(2)AC的长是45。
【方法小结】动笔前先写出“谁是斜边”,再决定用加还是用减;两问的直角都在C处,所以斜边始终是AB。
题型1 变式:直接求边、结果用根号表示、斜边上的高与连续用两次勾股定理
五道变式把“两边求第三边”走完整:先直接求直角边,再求一条不是整数的斜边,然后在选择题里辨认常见错法,接着用两种方法表示面积求斜边上的高,最后在两个相连的直角三角形里连续用两次勾股定理。
变式1 如图,在△DEF中,∠E=90°,DE=7,DF=25,则EF的长为____。
变式2 如图,直角三角形MNP的两条直角边MN、NP分别长2和5,那么斜边MP=____(结果用根号表示)。
变式3 如图,一个直角三角形的斜边GK长6.1,直角边HK长1.1,则另一条直角边GH的长为( )。
A.5 B.6 C.7.2 D.36
变式4 如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足为D,AC=21,BC=28。求斜边AB的长和斜边上的高CD的长。
变式5 如图,∠B=90°,∠ACD=90°,AB=2,BC=3,CD=6。(1)求AC²的值;(2)求AD的长。
【题型2】以直角三角形的三边为边的图形面积
以三边为边向外作正方形,三个面积分别是三边的平方,勾股定理就变成“两个小面积之和等于大面积”。给面积的题直接加减面积,不必先开平方。
例1 如图,以△ABC的三边为边分别向外作正方形,∠ACB=90°,以AC为边的正方形面积是81,以AB为边的正方形面积是1681。(1)求以BC为边的正方形的面积;(2)求BC的长。
【分析】AB是斜边,以AB为边的正方形最大;它的面积等于另外两个正方形面积之和。
【解答】(1)由勾股定理,AB²=AC²+BC²,即以AB为边的正方形面积=以AC为边的正方形面积+以BC为边的正方形面积。
所以以BC为边的正方形面积=1681-81=1600。
(2)BC²=1600,因为40²=1600,所以BC=40。
答:(1)以BC为边的正方形面积是1600;(2)BC的长是40。
【方法小结】面积就是边长的平方:面积之间直接加减,最后要求边长时再开平方,中途不要开平方又平方。
题型2 变式:由面积求面积、向外作半圆与三块面积之和
三道变式换三种图形与问法:两个已知正方形求第三个、把正方形换成半圆、已知三个正方形面积的总和反求最大的一个。
变式1 如图,∠ACB=90°,以△ABC的三边为边向外作正方形,其中两个正方形的面积分别为30和34,则字母M所在正方形的面积为____。
变式2 如图,∠ACB=90°,分别以△ABC的三边为直径向外作半圆,以BC、AC为直径的两个半圆面积分别为18和10,则以AB为直径的半圆面积为( )。
A.8 B.14 C.28 D.56
变式3 如图,在直角三角形ABC(∠ACB=90°)的三边外侧各拼接一个正方形,三个正方形合起来的面积是72,那么斜边AB上的正方形面积是____,AB=____。
【题型3】用面积法证明勾股定理
面积法证明只有一个套路:把同一个图形的面积用两种方法表示,列等式后整理。教材用的是赵爽弦图,下面换成由三个直角三角形拼成的直角梯形。
例1 如图,两个全等的直角三角形ABE与ECD的直角边分别为a、b(AB=EC=a,BE=CD=b),斜边AE=ED=c,点B、E、C在同一条直线上,∠ABE=∠ECD=90°。(1)求证∠AED=90°;(2)利用直角梯形ABCD的面积证明a²+b²=c²。
【分析】梯形ABCD由三个直角三角形拼成:两个全等的直角三角形与一个两腰都等于c的直角三角形。先证中间那个角是直角,再把梯形面积写成两种形式。
【解答】(1)∵△ABE≌△ECD,∴∠BAE=∠CED。
∵∠ABE=90°,∴∠BAE+∠AEB=90°,∴∠CED+∠AEB=90°。
∵点B、E、C在同一条直线上,∴∠AED=180°-(∠AEB+∠CED)=180°-90°=90°。
(2)AB∥CD(都垂直于BC),四边形ABCD是直角梯形,上底AB=a,下底CD=b,高BC=a+b。
梯形面积=(a+b)×(a+b)÷2=(a²+2ab+b²)÷2。
梯形面积又等于三个直角三角形面积之和:ab÷2+ab÷2+c²÷2=(2ab+c²)÷2。
所以(a²+2ab+b²)÷2=(2ab+c²)÷2,整理得a²+b²=c²。
【方法小结】面积法的两步:先说明拼出的图形是什么(这里要先证∠AED是直角),再写两种面积表示并化简。这种梯形拼法据说出自美国第20任总统加菲尔德。
题型3 变式:由弦图中的面积求两直角边的积与和、大正方形套小正方形
两道变式把面积关系反过来用:已知弦图中大、小正方形的面积,求直角边的积与和;以及外面是边长为a+b的大正方形、里面斜放一个小正方形的拼法。
变式1 如图是一个赵爽弦图,它由4个全等的直角三角形与中间的小正方形拼成。已知大正方形ABCD的面积为61,小正方形的面积为1,每个直角三角形的两条直角边分别为a、b(a<b)。(1)求ab的值;(2)求(a+b)²的值。
变式2 如图,用4个全等的直角三角形拼成一个边长为14的大正方形EFGH,中间围成的四边形是一个面积为106的正方形。求每个直角三角形的面积。
【题型4】分类讨论:斜边不确定与高的位置不确定
题目没有交代直角在哪里、高落在三角形内还是外时,一个条件对应两种图形。分类要做到“不漏”:每种情形各画一个图,各算一遍,最后检验两种情形是否都成立。
例1 已知一个直角三角形的两条边长分别为2和3,这个直角三角形的斜边可能是多长?
【分析】题目只说“两条边”,3这条边可能是直角边,也可能是斜边(2不可能是斜边,因为斜边最长)。
【解答】第一种情形:2和3都是直角边,则斜边的平方为2²+3²=13,斜边长为。
第二种情形:3就是斜边,2是直角边,这时另一条直角边的平方为3²-2²=5,直角边长为,三边2、、3满足2²+=3²,这种情形成立,斜边长为3。
答:斜边长为或3。
【方法小结】两边中较短的那条一定是直角边,较长的那条要分“直角边”“斜边”两种情形;已经指明直角的题不必讨论。
题型4 变式:两种情形的第三边、高在形内与形外、非负数条件与等腰三角形腰上的高
四道变式从不同入口触发分类:直接给两边、给两边与第三边上的高、用非负数的和为0给出两边、以及等腰三角形一腰上的高落在形内还是形外。
变式1 直角三角形有两条边分别长5和6,它的第三条边长为____。
变式2 在△ABC中,AB=37,AC=15,BC边上的高AD=12,求BC的长。
变式3 已知实数x、y满足|x-1|+|y-2|=0,一个直角三角形有两条边的长恰好是x和y,那么它的第三边长为( )。
A. B. C.或 D.3
变式4 △ABC的两腰AB、AC都等于25,从点B向AC所在直线作垂线,垂线段BD=24,求底边BC的长。
【题型5】用勾股定理的逆定理判定直角
逆定理把“三边的数量关系”变回“有一个直角”。用法固定:找最长边,算另两边的平方和,与最长边的平方比较;相等就得直角,直角是最长边所对的角。
例1 如图,在四边形ABCD中,∠B=90°,AB=7,BC=24,CD=60,AD=65。(1)求证∠ACD=90°;(2)求四边形ABCD的面积。
【分析】连接AC,先在直角三角形ABC里求出AC,再看△ACD的三边是否满足勾股定理的逆定理。
【解答】(1)在△ABC中,∠B=90°,由勾股定理得AC²=AB²+BC²=7²+24²=625,所以AC=25。
在△ACD中,AC²+CD²=25²+60²=625+3600=4225,AD²=65²=4225,
所以AC²+CD²=AD²,由勾股定理的逆定理得∠ACD=90°。
(2)四边形ABCD的面积=△ABC的面积+△ACD的面积=7×24÷2+25×60÷2=84+750=834。
答:(2)四边形ABCD的面积是834。
【方法小结】不规则四边形求面积,常用一条对角线分成两个三角形;已知一个直角时,另一个直角往往要用逆定理先证出来。
题型5 变式:挑出直角三角形、由三边求面积、证明角是直角与按比例求面积
四道变式覆盖逆定理的四种用法:在几组数中挑出能组成直角三角形的一组、先判定直角再求面积、在有高的三角形里证明顶角是直角、以及按三边之比设未知数。
变式1 以下面各组数为三角形的三边长,其中能组成直角三角形的一组是( )。
A.6,7,8 B.19,22,29
C.23,24,33 D.60,91,109
变式2 如图,△ABC的三边长分别为BC=80,AC=39,AB=89,则△ABC的面积为____。
变式3 如图,在△ABC中,AD⊥BC,垂足为D,BD=16,DC=4,AD=8。(1)求证:∠BAC=90°;(2)若M是BC的中点,连接AM,求AM的长。
变式4 有一块三角形绿地,三条边的长度之比是13∶84∶85,沿绿地边缘走一圈是364 m。这块绿地的面积是多少平方米?
【题型6】勾股数的判断与构造
判断勾股数要过两关:三个数都是正整数,较小两数的平方和等于最大数的平方。构造勾股数有两条现成的路:已知一组的整数倍,以及m²-n²、2mn、m²+n²这组公式。
例1 (1)36,77,85是不是一组勾股数?(2)取m=8,n=3,按m²-n²、2mn、m²+n²写出一组勾股数,并检验。
【分析】第(1)问先确认都是正整数,再比较两个较小数的平方和与最大数的平方;第(2)问代入公式后仍要检验一次。
【解答】(1)36、77、85都是正整数,最大的数是85。
36²+77²=1296+5929=7225,85²=7225,所以36²+77²=85²,36,77,85是一组勾股数。
(2)m²-n²=8²-3²=55,2mn=2×8×3=48,m²+n²=8²+3²=73。
检验:55²+48²=3025+2304=5329,73²=5329,所以55,48,73是一组勾股数。
答:(1)是一组勾股数;(2)这组勾股数是55,48,73。
【方法小结】公式里m²+n²一定是最大的数;另外两个数谁大谁小要看具体数值(这里55>48)。
题型6 变式:挑勾股数、补全勾股数、证明一类勾股数与倍数变化
四道变式从四个方向练勾股数:在四组数里挑、已知两个数补第三个并排除非整数情形、证明教材数学探究里的一组表达式、以及判断哪种变化后仍是勾股数。
变式1 下面给出四组数,其中是勾股数的一组为( )。
A.2.8,4.5,5.3 B.20,99,101
C.14,15,16 D.9,12,14
变式2 若16,63,x是一组勾股数,则x=____。
变式3 已知n为正整数。(1)求证:2n+1,2n²+2n,2n²+2n+1是一组勾股数;(2)写出n=4时的这组勾股数。
变式4 若a,b,c是一组勾股数,则在下面四组数中一定还是勾股数的一组是( )。
A.a+1,b+1,c+1 B.a²,b²,c²
C.a÷2,b÷2,c÷2 D.3a,3b,3c
【题型7】方格纸与数轴上的线段长
方格纸上的斜线段,都可以看成一个直角三角形的斜边:水平方向数几格、竖直方向数几格,就是两条直角边。数轴上表示的点,就是把这样的斜边用圆规“转”到数轴上。
例1 如图,在由边长为1的小正方形组成的网格中,△ABC的顶点A、B、C都是网格线的交点。(1)分别求AB²、BC²、AC²;(2)△ABC是直角三角形吗?证明你的结论。
【分析】每条边都是某个小直角三角形的斜边,数出水平、竖直方向的格数再用勾股定理。
【解答】(1)AB:水平方向1格,竖直方向2格,AB²=1²+2²=5。
BC:水平方向4格,竖直方向2格,BC²=4²+2²=20。
AC:水平方向3格,竖直方向4格,AC²=3²+4²=25。
(2)AB²+BC²=5+20=25=AC²,由勾股定理的逆定理,△ABC是直角三角形,AC所对的∠ABC=90°。
答:(1)AB²=5,BC²=20,AC²=25;(2)△ABC是直角三角形。
【方法小结】格点三角形判直角,只需三边的平方,不必求出边长本身;平方都是整数,比较起来最省事。
题型7 变式:数轴上画√13、格点线段、格点三角形的高与依次画弧
四道变式在数轴与方格纸之间来回切换:用直角三角形在数轴上确定一个点、读一条格点线段的长、用割补法求格点三角形的面积再求高、以及连续画弧找出规律。
变式1 如图,点O、A在数轴上分别表示0和3,在点A处作数轴的垂线段AB,使AB=2,再用圆规以O为圆心、OB长为半径作弧,与数轴正半轴相交于点P。点P表示的数为____。
变式2 如图,方格纸中每个小正方形的边长都是1,线段MN的两个端点都在格点上,则MN的长为____。
变式3 如图,△DEF画在单位正方形网格里,三个顶点都落在格点上。(1)求△DEF的面积;(2)求EF边上的高。
变式4 如图,点A在数轴上表示1,作AB⊥数轴且AB=1,以原点O为圆心、OB长为半径画弧交数轴正半轴于点C;再作CD⊥数轴且CD=1,以O为圆心、OD长为半径画弧交数轴正半轴于点E。点E表示的数是____;照这样一直作下去,第8次画弧得到的点表示的数是____。
【题型8】折叠问题中列方程求线段
折叠前后的两部分全等,对应线段相等、对应角相等。做法固定:把折叠带来的相等线段标到图上,找一个三边都能用同一个未知数表示的直角三角形,用勾股定理列方程。
例1 如图,把长方形纸片ABCD沿AE折叠,点D恰好落在BC边上的点F处,AB=20,AD=29。(1)求BF的长;(2)求CE的长。
【分析】折叠后△AFE≌△ADE,所以AF=AD,EF=ED。先在△ABF中求BF,再在△ECF中列方程。
【解答】(1)由折叠得AF=AD=29。四边形ABCD是长方形,∠B=90°,BC=AD=29,CD=AB=20。
在△ABF中,BF²=AF²-AB²=29²-20²=841-400=441,BF=21。
(2)FC=BC-BF=29-21=8。设CE=x,则ED=20-x,由折叠得EF=ED=20-x。
在△ECF中,∠ECF=90°,由勾股定理得CE²+FC²=EF²,即x²+8²=(20-x)²。
整理得x²+64=400-40x+x²,40x=336,x=8.4。
答:(1)BF的长是21;(2)CE的长是8.4。
【方法小结】折叠题先写“由折叠得”哪些线段相等;设未知数时选让直角三角形三边都能表示出来的那一段。
题型8 变式:直角三角形纸片的两种折法与沿对角线折长方形
三道变式换三种折法:使两个锐角顶点重合、使一条直角边落到斜边上、以及沿对角线折叠长方形求重叠部分,未知数分别设在三个不同的位置。
变式1 如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=18,BC=12。折叠这张三角形纸片,使点A与点B重合,折痕与AC交于点D、与AB交于点E。求CD的长。
变式2 如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=9,BC=40。把△ACD沿AD折叠,使直角边AC落在斜边AB上,点C落在点E处,点D在BC上。求CD的长。
变式3 如图,把长方形纸片ABCD沿对角线BD折叠,点C落在点E处,BE交AD于点F,AB=10,AD=20,则DF的长为____,重叠部分△BFD的面积为____。
【题型9】勾股定理的实际应用
实际问题的关键是“画出直角三角形”:墙与地面、竹竿与地面、水面与芦苇、两个互相垂直的航向,都给出一个直角。把已知长度标到三边上,要求的量设为x,用勾股定理列式或列方程。
例1 如图,梯子AB长6.5 m,上端A靠在竖直的墙面OA上,下端B在水平地面上,与墙脚O相距1.6 m。(1)梯子顶端A离地面多高?(2)如果梯子顶端沿墙下滑0.7 m到点C,那么梯子底端B向外滑动了多少米?
【分析】墙与地面垂直,梯子、墙、地面围成直角三角形;梯子滑动前后长度不变,是两个直角三角形共同的斜边。
【解答】(1)在△AOB中,∠AOB=90°,AO²=AB²-OB²=6.5²-1.6²=42.25-2.56=39.69,AO=6.3。
(2)OC=AO-AC=6.3-0.7=5.6。设梯子底端滑到点D,则CD=AB=6.5。
在△COD中,OD²=CD²-OC²=6.5²-5.6²=42.25-31.36=10.89,OD=3.3。
BD=OD-OB=3.3-1.6=1.7。
答:(1)梯子顶端离地面6.3 m;(2)梯子底端向外滑动了1.7 m。
【方法小结】梯子滑动题抓住“梯长不变”:前后两个直角三角形各用一次勾股定理;本题顶端下滑0.7 m,底端却外移1.7 m,两者一般不相等。
题型9 变式:台风折树、荷花出水、两船航向与拉船靠岸
四道变式对应四种建模:折断后的上下两段加一段地面、花茎倾斜前后长度不变、由三段距离判定航向垂直、以及绳长缩短时船走过的水平距离。
变式1 如图,一棵高24 m的杉树被台风从点B处吹折,树梢A着地处离树根C 12 m。求折断处B离地面的高度。
变式2 如图,平静的湖面上,一朵荷花的顶端A高出水面0.4 m,一阵风吹来,荷花被吹到一边,花茎绕着根部B转动,顶端恰好落在水面上的点D处,点D与荷花原来位置的水平距离CD为1.2 m。求这里的水深BC。
变式3 如图,甲、乙两船同时从港口P出发,甲船每小时航行20 n mile,乙船每小时航行21 n mile,2小时后甲船到达A处、乙船到达B处,此时两船相距58 n mile。已知甲船沿北偏东40°方向航行,乙船航行在港口的南面,求乙船的航行方向。
变式4 如图,岸上一人用绳子拉船靠岸,拉绳的手C离水面的高度CA=4.8 m。开始时绳长CB=7.3 m,拉动一段时间后,船从点B到达点D,此时绳长CD=5 m。船向岸边移动了多少米?
【题型10】(拓展)立体图形表面与内部的最短距离
立体图形表面上两点间的最短路线,要先把曲面或几个面展开成平面,再用“两点之间线段最短”与勾股定理计算;长方体内部的最长线段,要连续用两次勾股定理。
例1 如图,圆柱形储油罐的高为16 m,底面周长为30 m。工人要在罐的外侧面修一段旋梯,从罐底的点A出发,绕油罐侧面一圈,到达点A正上方罐顶的点B。旋梯最短为多少米?
【分析】沿过点A的母线把侧面剪开展成长方形,绕一圈的路线就变成长方形的一条对角线。
【解答】侧面展开图是一个长方形,长等于底面周长30 m,宽等于油罐的高16 m。
从A绕一圈到B,在展开图上连成一条线段,它是这个长方形的对角线,此时路线最短。
由勾股定理,旋梯的最短长度的平方为30²+16²=900+256=1156,34²=1156,所以最短为34 m。
答:旋梯最短为34 m。
【方法小结】曲面上的最短路线先“展开”再“连线”;绕一圈时,长方形的长取整个底面周长,而不是直径。
题型10 变式:盒内最长木棒、长方体表面爬行与台阶展开
三道变式分别练:长方体内部的最长线段(连续两次勾股定理)、长方体表面三种展开路线的比较、以及把台阶的各级台面展开成一个长方形。
变式1 如图,一个长方体包装盒的长AB=80 cm,宽BC=40 cm,高AE=10 cm,则盒内能放进的木棒最长为____cm(木棒粗细不计)。
变式2 如图,一块长方体木块的长AB=12 cm,宽BC=4 cm,高AE=5 cm。一只蚂蚁从顶点A出发,沿木块表面爬到顶点G,求它爬行的最短路程。
变式3 如图是一段四级台阶,每级台阶高0.3 m、宽0.5 m、长6 m。一只壁虎从台阶最下端的点A出发,沿台阶表面爬到最上端的点B(A、B是台阶两端相对的顶点),它爬行的最短路程为____m。
易错专练
本章的失分集中在六处:没分清斜边就套公式、逆定理不找最长边、在不是直角三角形的图形里用勾股定理、高的位置只画一种、把非整数当勾股数、以及最短路线只试一种展开。下面七题各守一处,先独立做,再对照答案里的错解与错因。
易错1 一块直角三角形木板有两条边长4 dm和5 dm,要沿它的三条边都包上铝条,铝条总长是多少分米?
易错2 在△ABC中,BC=125,CA=44,AB=117,判断△ABC的形状;若有直角,指出哪个角是直角。
易错3 在△ABC中,AB=17,BC=144。(1)AC的长能确定吗?(2)若再添加条件∠B=90°,求AC的长。
易错4 △ABC中,AD是BC边上的高,AD=9,AB=41,AC=15,求△ABC的面积。
易错5 判断2.0,2.1,2.9是不是一组勾股数,再判断以这三个数为边长的三角形按角分类属于哪一类。
易错6 如图,一个长方体盒子的三条棱AB=6,BC=3,AE=2,求沿盒子表面从A走到G的最短路线的长。
易错7 如图,数轴上点A表示-1,点C表示2,BC⊥数轴于点C,BC=2。以点A为圆心、AB为半径画弧,交数轴正半轴于点P,则点P表示的数是____。
课后作业(一)基础巩固
下面8题每题只有一个选项符合题意,把字母填进括号里。考查次序是:求边、判定直角三角形、弦图、数轴上的点、逆定理的字母形式、面积、圆柱侧面的最短路线与折断问题。
1.如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=8.8,BC=10.5,则AB的长为( )。
A.13.7 B.19.3 C.1.7 D.187.69
2.下列每组数分别是一个三角形三边的长,其中有一个角是直角的是( )。
A.2,3,4 B.16,30,34
C.5,6,7 D.10,11,12
3.如图是赵爽弦图,4个全等的直角三角形的两条直角边分别为a、b(a<b),斜边为c,则中间小正方形的边长为( )。
A.a+b B.c-a C.b-a D.ab
4.在每个小正方形边长都为1的方格纸上,以格点为端点画线段,下列长度中画不出来的是( )。
A. B. C. D.
5.在△ABC中,∠A、∠B、∠C的对边分别为a、b、c,若a²-b²=c²,则( )。
A.∠A=90° B.∠B=90°
C.∠C=90° D.△ABC不是直角三角形
6.如图,∠C=90°,AB=10.1,AC=2,则△ABC的面积为( )。
A.10.1 B.9.9 C.20.2 D.19.8
7.如图,一只蚂蚁在一根圆柱形蜡烛的侧面上爬行,蜡烛高12 cm、底面周长10 cm,它从下底边上的点A出发,爬到上底边上与A正对的点B(A、B分别在蜡烛相对的两侧),最短要爬( )。
A. cm B.22 cm
C.13 cm D.17 cm
8.如图,一根竖直的竹竿在离地面0.9 m的点B处折断,竹竿顶端A落在离竹竿底端C 4 m的地面上,则竹竿折断前的高度为( )。
A.4.9 m B.4.1 m C.8.1 m D.5 m
课后作业(二)能力进阶
第9~16题只要求写出结果,不必写过程。这一组把求边、等腰三角形的高、非负数条件、斜边上的高、实际测量、勾股数公式、方向与面积各考一遍。
9.如图,一块直角三角形铁皮ABC的斜边AB长8.5 dm,直角边BC长7.7 dm,另一条直角边AC长____dm。
10.如图,等腰三角形ABC的腰长为29,底边BC=40,AD是底边上的高,则AD=____,△ABC的面积为____。
11.若△ABC的三边长a、b、c满足|a-18|+(b-80)²+|c-82|=0,则△ABC的面积为____。
12.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足为D,AD=4,DB=9,则CD的长为____。
13.如图,一根长3.4 m的竹竿AB斜靠在竖直的墙上,竹竿底端B离墙脚O 1.6 m,则竹竿顶端A离地面____m。
14.按m²-n²、2mn、m²+n²构造勾股数,当m=4,n=1时,得到的一组勾股数是____。
15.如图,某人从点A出发向正东走360 m到达点B,再向正北走770 m到达点C,则A、C两点间的距离为____m。
16.两条直角边的长度之和为41、斜边长为29的直角三角形,面积是____。
课后作业(三)拓展延伸
第17~24题要写出完整的证明或计算过程。这一组把勾股定理与逆定理放进四边形、轴对称、行驶与运动、代数证明中综合使用。
17.如图,AD是△ABC的高。求证:AB²-AC²=BD²-CD²。
18.如图,在四边形ABCD中,∠BAD=90°,AB=39,AD=52,BC=33,CD=56。求四边形ABCD的面积。
19.如图,A、B两村在一条笔直的水渠l的同侧,A村到l的距离AC=0.4 km,B村到l的距离BD=0.5 km,CD=4 km。要在l上建一个抽水站P,分别向两村铺设管道,使PA+PB最小。求管道总长的最小值。
20.如图,一条笔直的公路l旁有一所学校P,学校到公路的距离PH=280 m。一辆货车行驶时,周围530 m以内会受到噪声影响。若货车以每小时18 km的速度沿公路行驶,学校受噪声影响的时间有多长?
21.如图,△ABC的两边AB与AC相等,D是底边BC上任意一点。求证:AB²-AD²=BD·DC。
22.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=15 cm,BC=25 cm。动点P从C出发沿边CB向B匀速运动,速度为1 cm/s,运动t s时恰好有PA=PB,求t。
23.如图,锐角三角形ABC的高AD把BC分成BD、CD两段。(1)求证:AB²=AC²+BC²-2BC·CD;(2)若AC=61,BC=74,CD=11,求AB的长。
24.如图,放风筝时,手中握线的点E离地面1.5 m,风筝F与点E的水平距离EK为65 m,放出的风筝线EF长97 m(线看作直的)。求风筝离地面的高度。
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