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魅力无比的勾股定理定理证明
2016-06-19 | 阅:  转:  |  分享 
  
魅力无比的勾股定理是几何学中的明珠,所以它充满魅力,千百年来,人们对它的证明趋之若骛,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者,有普通的老百姓,也有尊贵的政要权贵,甚至有国家总统。也许是因为勾股定理既重要又简单,更容易吸引人,才使它成百次地反复被人炒作,反复被人论证。1940年出版过一本名为《毕达哥拉斯命题》的勾股定理的证明专辑,其中收集了367种不同的证明方法。实际上还不止于此,有资料表明,关于勾股定理的证明方法已有500余种,仅我国清末数学家华蘅芳就提供了二十多种精彩的证法。这是任何定理无法比拟的。在这数百种证明方法中,有的十分精彩,有的十分简洁,有的因为证明者身份的特殊而非常著名。介绍勾股定理的两个最为精彩的证明,据说分别来源于中国和希腊。中国方法画两个边长为(a+b)的正方形,如图,其中a、b为直角边,c为斜边。这两个正方形全等,故面积相等。左图与右图各有四个与原直角三角形全等的三角形,左右四个三角形面积之和必相等。从左右两图中都把四个三角形去掉,图形剩下部分的面积必相等。左图剩下两个正方形,分别以a、b为边。右图剩下以c为边的正方形。于是a2+b2=c2。这就是我们几何教科书中所介绍的方法。既直观又简单,任何人都看得懂。希腊方法直接在直角三角形三边上画正方形,如图。容易看出,ABA’≌△AA’’C。过C向A’’B’’引垂线,交AB于C’,交A’’B’’于C’’。ABA’与正方形ACDA’同底等高,前者面积为后者面积的一半,AA’’C与矩形AA’’C’’C’同底等高,前者的面积也是后者的一半。由ABA’≌△AA’’C,知正方形ACDA’的面积等于矩形AA’’C’’C’的面积。同理可得正方形BB’EC的面积等于矩形B’’BC’C’’的面积。于是,S正方形AA’’B’’B=S正方形ACDA’+S正方形BB’EC,即a2+b2=c2。至于三角形面积是同底等高的矩形面积之半,则可用割补法得到(请读者自己证明)。这里只用到简单的面积关系,不涉及三角形和矩形的面积公式。这就是希腊古代数学家欧几里得在其《几何原本》中的证法。以上两个证明方法之所以精彩,是它们所用到的定理少,都只用到面积的两个基本观念:全等形的面积相等;一个图形分割成几部分,各部分面积之和等于原图形的面积。这是完全可以接受的朴素观念,任何人都能理解。





















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(本文系顺心意2016首藏)