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毕达哥拉斯勾股定理的故事,勾股定理的发展历史

admin admin 发表于2024-02-23 09:20:33 浏览17 评论0

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勾股定理的故事是什么?

勾股定理小故事
毕达哥拉斯有次应邀参加一位富有政要的餐会,这位主人豪华宫殿般的餐厅铺着是正方形美丽的大理石地砖,由于大餐迟迟不上桌,这些饥肠辘辘的贵宾颇有怨言。
这位善于观察和理解的数学家却凝视脚下这些排列规则、美丽的方形磁砖,但毕达哥拉斯不只是欣赏磁砖的美丽,而是想到它们和[数]之间的关系,于是拿了画笔并且蹲在地板上,选了一块磁砖以它的对角线 AB为边画一个正方形,他发现这个正方形面积恰好等于两块磁砖的面积和。
他很好奇,于是再以两块磁砖拼成 的矩形之对角线作另一个正方形,他发现这个正方形之面积等于5块磁砖的面积,也就是以两股为边作正方形面积之和。至此毕达哥拉斯作了大胆的假设: 任何直角三角形,其斜边的平方恰好等于另两边平方之和。
扩展资料:
勾股定理是一个基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦,所以称这个定理为勾股定理,也有人称商高定理。
勾股定理现约有500种证明方法,是数学定理中证明方法最多的定理之一。勾股定理是人类早期发现并证明的重要数学定理之一,用代数思想解决几何问题的最重要的工具之一,也是数形结合的纽带之一。
在中国,商朝时期的商高提出了“勾三股四玄五”的勾股定理的特例。在西方,最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派,他用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和。
参考资料:勾股定理-百度百科

勾股定理的幽默故事

勾股的发现 在1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德.他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨.由于好奇心驱使伽菲尔德循 声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么.只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形.于是伽菲尔德便问他们在干 什么? 只见那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答到:“是5呀.”小男孩又问道: “如果两条直角边分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不加思索地回答到:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方.”小男孩又说道:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心理很不是滋味。 于是伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他留下的难题。他经过反复的思考与演算,终于弄清楚了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。 1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证法。 1881年,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来, 勾股的证明 人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为“总统”证法。 勾股定理同时也是数学中应用最广泛的定理之一。例如从勾股定理出发逐渐发展了开平方、开立方;用勾股定理求圆周率。据称金字塔底座的四个直角就是应用这一关系来确定的.至今在建筑工地上,还在用它来放线,进行“归方”,即放“成直角”的线。 正因为这样,人们对这个定理的备加推崇便不足为奇了。1955年希腊发行了一张邮票,图案是由三个棋盘排列而成。这张邮票是纪念二千五百年前希腊的一个学派和宗教团体 —— 毕达哥拉斯学派,它的成立以及在文化上的贡献。邮票上的图案是对勾股定理的说明。希腊邮票上所示的证明方法,最初记载在欧几里得的《几何原本》里。 尼加拉瓜在1971年发行了一套十枚的纪念邮票,主题是世界上“十个最重要的数学公式”,其中之一便是勾股定理。 2002年的世界数学家大会在中国北京举行,这是21世纪数学家的第一次大聚会,这次大会的会标就选定了验证勾股定理的“弦图”作为中央图案,可以说是充分表现了我国古代数学的成就,也充分弘扬了我国古代的数学文化,另外,我国经过努力终于获得了2002年数学家大会的主办权,这也是国际数学界对我国数学发展的充分肯定。 今天,世界上几乎没有人不知道七巧板和七巧图,它在国外被称为“唐图”(Tangram),意思是中国图(不是唐代发明的图)。七巧板的历史也许应该追溯到我国先秦的古籍《周髀算经》,其中有正方形切割术,并由之证明了勾股定理。而当时是将大正方形切割成四个同样的三角形和一个小正方形,即弦图,还不是七巧板。现在的七巧板是经过一段历史演变过程的。 勾股趣事 甚至还有人提出过这样的建议:在地球上建造一个大型装置,以便向可能会来访的“天外来客”表明地球上存在有智慧的生命,最适当的装置就是一个象征勾股定理的巨大图形,可以设在撒哈拉大沙漠、苏联的西伯利亚或其他广阔的荒原上,因为一切有知识的生物都必定知道这个非凡的定理,所以用它来做标志最容易被外来者所识别!? 有趣的是:除了三元二次方程x2 + y2 =z2(其中x、y、z都是未知数)有正整数解以外,其他的三元n次方程xn + yn =zn(n为已知正整数,且n>2)都不可能有正整数解。这一定理叫做费尔马大定理(费尔马是17世纪法国数学家)。 参考资料://wenwen.sogou/z/q657954815   勾股定理也叫毕达哥拉斯定理。 毕达哥拉斯是古希腊著名的哲学家、数学家、天文学家。约公元前580年生于萨摩斯,约公元前500年卒于他林敦。早年曾游历埃及、巴比伦等地。为了摆脱暴政,他移居意大利半岛南部的克罗托内,并组织了一个政治、宗教、数学合一的秘密团体。后在政治斗争中失败,被杀害。 毕达哥拉斯学派很重视数学,企图用数来解释一切。他们研究数学的目的并不在于实用,而是为了探索自然的奥秘。毕达哥拉斯本人以发现勾股定理著称,其实这个定理早为巴比伦人和中国人所知,不过最早的证明应归功毕达哥拉斯。 毕达哥拉斯还是音乐理论的鼻祖,他阐明了单弦的乐音与弦长的关系。在天文方面,首创地圆说。毕达哥拉斯的思想和学说,对希腊文化有巨大的影响。   中国最早的一部数学著作——《周髀算经》的开头,记载着一段周公向商高请教数学知识的对话: 周公问:“我听说您对数学非常精通,我想请教一下:天没有梯子可以上去,地也没法用尺子去一段一段丈量,那么怎样才能得到关于天地得到数据呢?” 商高回答说:“数的产生来源于对方和圆这些形体饿认识。其中有一条原理:当直角三角形‘矩’得到的一条直角边‘勾’等于3,另一条直角边‘股’等于4的时候,那么它的斜边‘弦’就必定是5。这个原理是大禹在治水的时候就总结出来的呵。” 从上面所引的这段对话中,我们可以清楚地看到,我国古代的人民早在几千年以前就已经发现并应用勾股定理这一重要懂得数学原理了。稍懂平面几何饿读者都知道,所谓勾股定理,就是指在直角三角形中,两条直角边的平方和等于斜边的平方。如图所示,我们 图1 直角三角形 用勾(a)和股(b)分别表示直角三角形得到两条直角边,用弦(c)来表示斜边,则可得: 勾2+股2=弦2 亦即: a2+b2=c2 勾股定理在西方被称为毕达哥拉斯定理,相传是古希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯于公元前550年首先发现的。其实,我国古代得到人民对这一数学定理的发现和应用,远比毕达哥拉斯早得多。如果说大禹治水因年代久远而无法确切考证的话,那么周公与商高的对话则可以确定在公元前1100年左右的西周时期,比毕达哥拉斯要早了五百多年。其中所说的勾3股4弦5,正是勾股定理的一个应用特例(32+42=52)。所以现在数学界把它称为勾股定理,应该是非常恰当的。 在稍后一点的《九章算术一书》中,勾股定理得到了更加规范的一般性表达。书中的《勾股章》说;“把勾和股分别自乘,然后把它们的积加起来,再进行开方,便可以得到弦。”把这段话列成算式,即为: 弦=(勾2+股2)(1/2) 亦即: c=(a2+b2)(1/2) 中国古代的数学家们不仅很早就发现并应用勾股定理,而且很早就尝试对勾股定理作理论的证明。最早对勾股定理进行证明的,是三国时期吴国的数学家赵爽。赵爽创制了一幅“勾股圆方图”,用形数结合得到方法,给出了勾股定理的详细证明。在这幅“勾股圆方图”中,以弦为边长得到正方形abde是由4个相等的直角三角形再加上中间的那个小正方形组成的。每个直角三角形的面积为ab/2;中间懂得小正方形边长为b-a,则面积为(b-a)2。于是便可得如下的式子: 4×(ab/2)+(b-a)2=c2 化简后便可得: a2+b2=c2 亦即: c=(a2+b2)(1/2) 图2 勾股圆方图   、【伽菲尔德证明勾股定理的故事】 1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德。他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨。由于好奇心驱使,伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么。只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形。于是伽菲尔德便问他们在干什么?那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答道:“是5呀。”小男孩又问道:“如果两条直角边长分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不假思索地回答道:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方。”小男孩又说:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心里很不是滋味。 于是,伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他出的难题。他经过反复思考与演算,终于弄清了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。   1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证明。5年后,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为勾股定理的“总统”证法,这在数学史上被传为佳话。 在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个直角三角形与原三角形相似。 如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°。作CD⊥BC,垂足为D。则 △BCD∽△BAC,△CAD∽△BAC。 由△BCD∽△BAC可得BC2=BD ? BA, ① 由△CAD∽△BAC可得AC2=AD ? AB。 ② 我们发现,把①、②两式相加可得 BC2+AC2=AB(AD+BD), 而AD+BD=AB, 因此有 BC2+AC2=AB2,这就是 a2+b2=c2。 这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。 在对勾股定理为数众多的证明中,人们也会犯一些错误。如有人给出了如下证明勾股定理的方法: 设△ABC中,∠C=90°,由余弦定理 c2=a2+b2-2abcosC, 因为∠C=90°,所以cosC=0。所以 a2+b2=c2。 这一证法,看来正确,而且简单,实际上却犯了循环证论的错误。原因是余弦定理的证明来自勾股定理。   还有中国古代就有勾3股4弦5

毕达哥拉斯是怎样发现勾股定理的?

毕达哥拉斯的勾股定理
“勾三股四弦五”,是现在我们耳熟能详的“勾股定理”中的一个特例,它早在西汉的数学著作《周髀算经》中就已经出现。遗憾的是,我们的祖先没能从特例中发现这一定理的普遍意义,而拱手将这一定理的发现权及冠名权让给了古希腊著名的数学家和哲学家毕达哥拉斯。他第一个用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和,因而这条定理在西方以他的名字命名,被称为“毕达哥拉斯定理”。
大约在公元前572年,毕达哥拉斯出生于爱琴海中的萨摩斯岛。自幼聪明好学,曾在名师门下学习几何学、自然学和哲学,后来因对东方的向往,游历巴比伦、印度和埃及,吸收了阿拉伯文明和印度文明,大约在公元前530年才返回希腊,创建了自己的学派。此后他一边从事教育,一边从事数学研究。“勾股定理”是毕达哥拉斯一个最具代表的数学成就,关于这一定理的发现还有一个有趣的故事。
相传,毕达哥拉斯应邀参加一次豪华宴会,不知道什么原因,大餐迟迟不上桌。善于观察和理解的毕达哥拉斯没有注意到这些,而是被脚下排列规则、美丽的方形石砖所深深吸引。他并不是欣赏它们的美丽,而是思考它们和“数”之间的关系。于是,在大庭广众之下,他蹲在地板上,拿了画笔在选定的一块石砖上以它的对角线为边画一个正方形,结果惊奇地发现这个正方形面积恰好等于两块砖的面积和。开始他以为这只是巧合,但当他把两块石砖拼成的矩形之对角线作另一个正方形时,这个正方形之面积相当于5块石砖的面积。这也就是说它等于以两股为边作正方形面积之和。
毕达哥拉斯被这一惊奇的发现惊呆了,他明白这绝不是一种巧合。回到家后,他又作了进一步演算,最终证明了“勾股定理”。据说,他为了庆祝这一伟大的发现,特宰杀了一百头牛,在学院里大摆宴席狂欢。
对数的研究,毕达哥拉斯达到了痴迷的程度,且把它神秘化。他认为数是众神之母,是普遍的源头,并把它上升到了美学高度,让人们站在审美的角度来理解“数”,理解“和谐”和“美”。
除将“数的和谐”用在美学上外,毕达格拉斯还将这种思想引向了音乐。他发现:竖琴每一条弦的长度如果呈一定的比例,这些琴弦发出的声音就会很清晰。琴弦的长度可以用数字表示(这也就是我们所知的五线谱的最早来历了),所以毕达哥拉斯认为,美丽的音色背后存在着“数字”,因此他为音乐创造出了数学性的规则,故而也被称为“音乐鼻祖”。
球形是最完美的几何体,毕达哥拉斯认为大地也应该是球形。在此基础上,他提出了太阳、月亮和行星作均匀圆周运动的观点,这一观点直到17世纪初德国天文学家开普勒的出现才被打破。此外,他还认为10是最完美的数,推断天上发光运动天体也必然是10个。
毕达哥拉斯的哲学是和数学分不开的,他把自己在数学上的思想引到了哲学上,总结出一句话就是“万物皆数”,“数是万物的本质”。在对宇宙本源的认识上,他把数理解为是自然界的形式和形象,是一切事物的总根源。有了数,才有几何学上的点,有了点才有线、面和市体,有了立体才有火、气、水、土这四种元素,从而构成了世间万物。这些观点虽然带有很强的主观色彩,但是对后来美学的发展却起着深远的影响。
在历史上,关于毕达哥拉斯的传说几乎是一堆难分难解的真理与荒诞的混合,罗素甚至形容他为:“一种爱因斯坦与艾地夫人的混合。”此外,他所建立的有宗教色彩的毕达哥拉斯学派,持续繁荣了两个世纪之久。他的思想主要是通过这一学派得以继承和传播。
大约公元前497年,毕达哥拉斯在林敦(今意大利南部塔兰托)去世,但他在科学上所作出的贡献是永远不可磨灭的,他把对数学的理解发展到哲学上的意义,一直影响到今天,特别是“数的和谐”思想至今仍是现在美学的最高追求。

勾股定理的故事

? ? ? 最早发现"勾三股四弦五"这一特殊关系的是古埃及人,这一事实可以追溯到公元前25世纪,中国古代数学家也较早独立发现并证明过勾股定理,而对它的应用更有许多独到之处。勾股定理一般情况的发现和证明,那要归功于古希腊的毕达哥拉斯。这个定理在中国又称为"商高定理",在外国称为"毕达哥拉斯定理"。

? ? 美国哥伦比亚大学图书馆内收藏着一块编号为“普林顿322”的古巴比伦泥板,上面就记载了很多勾股数。古埃及人在建筑宏伟的金字塔和测量尼罗河泛滥后的土地时,也应用过勾股定理。

? ? ? 公元前十一世纪,我国周朝数学家商高就提出“勾三、股四、弦五”。勾股定理是一个基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦,所以称这个定理为“勾股定理”,也有人称“商高定理”。

? ? ? 在西方,最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派,他用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和。因而西方人都习惯地称这个定理为“毕达哥拉斯定理”。


? ? ? 勾股定理是一个基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦,所以称这个定理为勾股定理,也有人称商高定理。


勾股定理现约有500种证明方法,是数学定理中证明方法最多的定理之一。勾股定理是人类早期发现并证明的重要数学定理之一,用代数思想解决几何问题的最重要的工具之一,也是数形结合的纽带之一。在中国,商朝时期的商高提出了“勾三股四玄五”的勾股定理的特例。在西方,最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派,他用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和。

勾股定理的故事

勾股定理在西方被称为毕达哥拉斯定理,相传是古希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯于公元前550年首先发现的。其实,我国古代得到人民对这一数学定理的发现和应用,远比毕达哥拉斯早得多。如果说大禹治水因年代久远而无法确切考证,周公与商高的对话则可以确定在公元前1100年左右的西周时期,比毕达哥拉斯要早了五百多年。其中所说的勾3股4弦5,正是勾股定理的一个应用特例(32+42=52)。所以现在数学界把它称为勾股定理。

勾股定理的历史是怎样的?

勾股定理的历史如下:
勾股定理是古希腊数学家勾轮(Pythagoras)于公元前六世纪发现的。他发现了一些奥妙的数学形式,其中最有名的就是“勾股定理”,他发现了一些几何图形的规律,发现:“正三角形的三个边的平方和等于斜边的平方”。勾股定理是一个被称为“宇宙的规律”的数学原理,它可以用来证明某些几何形状是等边或等腰的。
1、古代巴比伦和印度的类似概念
在提出勾股定理之前,古代巴比伦和印度已经有了与之相似的概念。他们知道一个三角形的三边之间存在特定的关系,但没有用具体公式进行表述。然而,这些早期文化对勾股定理的发展起到了一定的推动作用。
2、毕达哥拉斯的贡献
公元前6世纪的古希腊,数学家毕达哥拉斯首次提出了勾股定理,将其系统化地表达出来。据传,他成立了一个学派,以数学为基础研究自然科学,并将勾股定理作为该学派的核心内容之一。
3、勾股定理的证明及应用
在毕达哥拉斯学派中,人们开始试图证明勾股定理的正确性,并研究其应用。首次给出关于勾股定理证明的记录是由类似毕达哥拉斯的学派成员海普吉拉斯提出的。他给出了一个基于相似三角形的证明。
4、勾股定理的传播与发展
随着时间的推移,勾股定理逐渐被广泛传播并在数学领域得到应用。在中国,勾股定理早在西汉时期就有了记载,被称为“勾三股四弦五”。而在欧洲,它的传播则起源于希腊,并在文艺复兴时期得到进一步发展。
勾股定理作为数学中的重要定理,经历了古代巴比伦和印度对类似概念的探索,毕达哥拉斯的系统化表述以及后来的证明与应用阶段。如今,勾股定理已经成为数学教育中的基础知识,并在科学研究和实际应用中发挥着重要的作用。

关于勾股定理的来历

毕达哥拉斯
魅力无比的定理证明
——勾股定理的证明
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。
首先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。
1.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。
2.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:
⑴ 全等形的面积相等;
⑵ 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。
我国历代数学家关于勾股定理的论证方法有多种,为勾股定理作的图注也不少,其中较早的是赵爽(即赵君卿)在他附于《周髀算经》之中的论文《勾股圆方图注》中的证明。采用的是割补法:
如图,将图中的四个直角三角形涂上朱色,把中间小正方形涂上黄色,叫做中黄实,以弦为边的正方形称为弦实,然后经过拼补搭配,“令出入相补,各从其类”,他肯定了勾股弦三者的关系是符合勾股定理的。即“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之,即弦也”。
赵爽对勾股定理的证明,显示了我国数学家高超的证题思想,较为简明、直观。
西方也有很多学者研究了勾股定理,给出了很多证明方法,其中有文字记载的最早的证明是毕达哥拉斯给出的。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺。故西方亦称勾股定理为“百牛定理”。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们无从知道他的证法。
下面介绍的是美国第二十任总统伽菲尔德对勾股定理的证明。
如图,
S梯形ABCD= (a+b)2
= (a2+2ab+b2), ①
又S梯形ABCD=S△AED+S△EBC+S△CED
= ab+ ba+ c2
= (2ab+c2)。 ②
比较以上二式,便得
a2+b2=c2。
这一证明由于用了梯形面积公式和三角形面积公式,从而使证明相当简洁。
1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证明。5年后,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为勾股定理的“总统”证法,这在数学史上被传为佳话。
在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个直角三角形与原三角形相似。
如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°。作CD⊥BC,垂足为D。则
△BCD∽△BAC,△CAD∽△BAC。
由△BCD∽△BAC可得BC2=BD ? BA, ①
由△CAD∽△BAC可得AC2=AD ? AB。 ②
我们发现,把①、②两式相加可得
BC2+AC2=AB(AD+BD),
而AD+BD=AB,
因此有 BC2+AC2=AB2,这就是
a2+b2=c2。
这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。
在对勾股定理为数众多的证明中,人们也会犯一些错误。如有人给出了如下证明勾股定理的方法:
设△ABC中,∠C=90°,由余弦定理
c2=a2+b2-2abcosC,
因为∠C=90°,所以cosC=0。所以
a2+b2=c2。
这一证法,看来正确,而且简单,实际上却犯了循环证论的错误。原因是余弦定理的证明来自勾股定理。
人们对勾股定理感兴趣的原因还在于它可以作推广。
欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理:“直角三角形斜边上的一个直边形,其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。
从上面这一定理可以推出下面的定理:“以直角三角形的三边为直径作圆,则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。
勾股定理还可以推广到空间:以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体,则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。
若以直角三角形的三边为直径分别作球,则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。
如此等等。
【附录】
一、【《周髀算经》简介】
《周髀算经》算经十书之一。约成书于公元前二世纪,原名《周髀》,它是我国最古老的天文学著作,主要阐明当时的盖天说和四分历法。唐初规定它为国子监明算科的教材之一,故改名《周髀算经》。《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理及其在测量上的应用。原书没有对勾股定理进行证明,其证明是三国时东吴人赵爽在《周髀注》一书的《勾股圆方图注》中给出的。
《周髀算经》使用了相当繁复的分数算法和开平方法。
二、【伽菲尔德证明勾股定理的故事】
1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德。他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨。由于好奇心驱使,伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么。只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形。于是伽菲尔德便问他们在干什么?那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答道:“是5呀。”小男孩又问道:“如果两条直角边长分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不假思索地回答道:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方。”小男孩又说:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心里很不是滋味。
于是,伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他出的难题。他经过反复思考与演算,终于弄清了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。
转引自:http://tw.ntu.edu.cn/education/yanjiu/中“数学的发现”栏目。图无法转贴魅力无比的定理证明
——勾股定理的证明
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。
首先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。
1.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。
2.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:
⑴ 全等形的面积相等;
⑵ 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。
我国历代数学家关于勾股定理的论证方法有多种,为勾股定理作的图注也不少,其中较早的是赵爽(即赵君卿)在他附于《周髀算经》之中的论文《勾股圆方图注》中的证明。采用的是割补法:
如图,将图中的四个直角三角形涂上朱色,把中间小正方形涂上黄色,叫做中黄实,以弦为边的正方形称为弦实,然后经过拼补搭配,“令出入相补,各从其类”,他肯定了勾股弦三者的关系是符合勾股定理的。即“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之,即弦也”。
赵爽对勾股定理的证明,显示了我国数学家高超的证题思想,较为简明、直观。
西方也有很多学者研究了勾股定理,给出了很多证明方法,其中有文字记载的最早的证明是毕达哥拉斯给出的。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺。故西方亦称勾股定理为“百牛定理”。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们无从知道他的证法。
下面介绍的是美国第二十任总统伽菲尔德对勾股定理的证明。
如图,
S梯形ABCD= (a+b)2
= (a2+2ab+b2), ①
又S梯形ABCD=S△AED+S△EBC+S△CED
= ab+ ba+ c2
= (2ab+c2)。 ②
比较以上二式,便得
a2+b2=c2。
这一证明由于用了梯形面积公式和三角形面积公式,从而使证明相当简洁。
1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证明。5年后,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为勾股定理的“总统”证法,这在数学史上被传为佳话。
在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个直角三角形与原三角形相似。
如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°。作CD⊥BC,垂足为D。则
△BCD∽△BAC,△CAD∽△BAC。
由△BCD∽△BAC可得BC2=BD ? BA, ①
由△CAD∽△BAC可得AC2=AD ? AB。 ②
我们发现,把①、②两式相加可得
BC2+AC2=AB(AD+BD),
而AD+BD=AB,
因此有 BC2+AC2=AB2,这就是
a2+b2=c2。
这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。
在对勾股定理为数众多的证明中,人们也会犯一些错误。如有人给出了如下证明勾股定理的方法:
设△ABC中,∠C=90°,由余弦定理
c2=a2+b2-2abcosC,
因为∠C=90°,所以cosC=0。所以
a2+b2=c2。
这一证法,看来正确,而且简单,实际上却犯了循环证论的错误。原因是余弦定理的证明来自勾股定理。
人们对勾股定理感兴趣的原因还在于它可以作推广。
欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理:“直角三角形斜边上的一个直边形,其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。
从上面这一定理可以推出下面的定理:“以直角三角形的三边为直径作圆,则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。
勾股定理还可以推广到空间:以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体,则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。
若以直角三角形的三边为直径分别作球,则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。
如此等等。
【附录】
一、【《周髀算经》简介】
《周髀算经》算经十书之一。约成书于公元前二世纪,原名《周髀》,它是我国最古老的天文学著作,主要阐明当时的盖天说和四分历法。唐初规定它为国子监明算科的教材之一,故改名《周髀算经》。《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理及其在测量上的应用。原书没有对勾股定理进行证明,其证明是三国时东吴人赵爽在《周髀注》一书的《勾股圆方图注》中给出的。
《周髀算经》使用了相当繁复的分数算法和开平方法。
二、【伽菲尔德证明勾股定理的故事】
1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德。他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨。由于好奇心驱使,伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么。只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形。于是伽菲尔德便问他们在干什么?那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答道:“是5呀。”小男孩又问道:“如果两条直角边长分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不假思索地回答道:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方。”小男孩又说:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心里很不是滋味。
于是,伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他出的难题。他经过反复思考与演算,终于弄清了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。
转引自:http://tw.ntu.edu.cn/education/yanjiu/中“数学的发现”栏目。图无法转贴,请查看原文
来源见下面:在中国,周朝时期的商高提出了“勾三股四弦五”的勾股定理的特例。在西方,最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派,他用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和。勾股定理现约有500种证明方法,是数学定理中证明方法最多的定理之一。勾股定理是人类早期发现并证明的重要数学定理之一,用代数思想解决几何问题的最重要的工具之一,也是数形结合的纽带之一。

勾股定理的发展历史

勾股定理的发展历史如下:
勾股定理的起源相传是古希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯于公元前550年首先发现的。
三角学里有一个很重要的定理,我国称它为勾股定理,又叫商高定理。因为《周髀算经》提到,商高说过"勾三股四弦五"的话。
实际上,它是我国古代劳动人民通过长期测量经验发现的。他们发现:当直角三角形短的直角边(勾)是3,长的直角边(股)是4的时候,直角的对边(弦)正好是5。而这是勾股定理的一个特例。以后又通过长期的测量实践,发现只要是直角三角形,它的三边都有这么个关系。即与它们相当的正整数有许多组。
《周髀算经》上还说,夏禹在实际测量中已经初步运用这个定理。这本书上还记载,有个叫陈子的数学家,应用这个定理来测量太阳的高度、太阳的直径和天地的长阔等。
5000年前的埃及人,也知道这一定理的特例,也就是勾3、股4、弦5,并用它来测定直角。以后才渐渐推广到普遍的情况。
金字塔的底部,四正四方,正对准东西南北,可见方向测得很准,四角又是严格的直角。而要量得直角,当然可以采用作垂直线的方法,但是如果将勾股定理反过来,也就是说:只要三角形的三边是3、4、5,或者符合的公式,那么弦边对面的角一定是直角。
到了公元前540年,希腊数学家毕达哥拉斯注意到了直角三角形三边是3、4、5,或者是5、12、13的时候,有这么个关系,他想:是不是所有直角三角形的三边都符合这个规律?反过来,三边符合这个规律的,是不是直角三角形?他搜集了许多例子,结果都对这两个问题作了肯定的回答。以后,西方人就将这个定理称为毕达哥拉斯定理。
勾股定理在生活中的应用:
工程技术人员用的比较多,比如农村房屋的屋顶构造,就可以用勾股定理来计算,设计工程图纸也要用到勾股定理,在求与圆、三角形有关的数据时,多数可以用勾股定理,物理上也有广泛应用,例如求几个力,或者物体的合速度,运动方向。 古代也是大多应用于工程,例如修建房屋、修井、造车等等。农村盖房,木匠在方地基时就利用了勾股定理。木匠先是量出一个对边相等的四边形,这样就保证这个四边形是平行四边形,为了再使它是矩形,木匠就在临边上分别量出30公分、40公分的两段线段,然后再调整的另外两个断点间的距离使他们的距离成50公分即可。在这个过程中,木匠实际上即用到了平行四边形的判定、矩形的判定,又用到了勾股定理。

勾股定理的发现和发展史

在国外,相传勾股定理是公元前500多年时古希腊数学家毕达哥拉斯首先发现的。因又称这定理为“毕达哥拉斯定理”。
见 http://bk.baidu.com/view/366.html?tp=0_11
勾股定理又叫商高定理、毕氏定理,或称毕达哥拉斯定理(Pythagoras Theorem).
在一个直角三角形中,斜边边长的平方等于两条直角边边长平方之和。如果直角三角形两直角边分别为a、b,斜边为c,那么a^2;+b^2;=c^2;,即α*α+b*b=c*c
推广:把指数改为n时,等号变为小于号
据考证,人类对这条定理的认识,少说也超过 4000 年
中国最早的一部数学著作——《周髀算经》的第一章,就有这条定理的相关内容:周公问:“窃闻乎大夫善数也,请问古者包牺立周天历度。夫天不可阶而升,地不可得尺寸而度,请问数安从出?”商高答:“数之法出于圆方,圆出于方,方出于矩,矩出九九八十一,故折矩以为勾广三,股修四,径隅五。既方其外,半之一矩,环而共盘。得成三、四、五,两矩共长二十有五,是谓积矩。故禹之所以治天下者,此数之所由生也。”就是说,矩形以其对角相折所称的直角三角形,如果勾(短直角边)为3,股(长直角边)为4,那么弦(斜边)必定是5。从上面所引的这段对话中,我们可以清楚地看到,我国古代的人民早在几千年以前就已经发现并应用勾股定理这一重要的数学原理了。
在西方有文字记载的最早的证明是毕达哥拉斯给出的。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺。故西方亦称勾股定理为“百牛定理”。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们无从知道他的证法。
实际上,在更早期的人类活动中,人们就已经认识到这一定理的某些特例。除上述两个例子外,据说古埃及人也曾利用“勾三股四弦五”的法则来确定直角。但是,这一传说引起过许多数学史家的怀疑。比如说,美国的数学史家M·克莱因教授曾经指出:“我们也不知道埃及人是否认识到毕达哥拉斯定理。我们知道他们有拉绳人(测量员),但所传他们在绳上打结,把全长分成长度为3、4、5的三段,然后用来形成直角三角形之说,则从未在任何文件上得证实。”不过,考古学家们发现了几块大约完成于公元前2000年左右的古巴比伦的泥板书,据专家们考证,其中一块上面刻有如下问题:“一根长度为 30个单位的棍子直立在墙上,当其上端滑下6个单位时,请问其下端离开墙角有多远?”这是一个三边为为3:4:5三角形的特殊例子;专家们还发现,在另一块泥板上面刻着一个奇特的数表,表中共刻有四列十五行数字,这是一个勾股数表:最右边一列为从1到15的序号,而左边三列则分别是股、勾、弦的数值,一共记载着15组勾股数。这说明,勾股定理实际上早已进入了人类知识的宝库。
勾股定理是几何学中的明珠,它充满魅力,千百年来,人们对它的证明趋之若鹜,其中有著名的数学家、画家,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又实用,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。(※关于勾股定理的详细证明,由于证明过程较为繁杂,不予收录。)
人们对勾股定理感兴趣的原因还在于它可以作推广。
欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理:“直角三角形斜边上的一个直边形,其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。
从上面这一定理可以推出下面的定理:“以直角三角形的三边为直径作圆,则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。
勾股定理还可以推广到空间:以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体,则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。
若以直角三角形的三边为直径分别作球,则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。
如此等等。

拉斯定理是怎么回事啊?

毕达哥拉斯与勾股定理
在2000多年前,由于古代希腊的手工业、商业,尤其是航海事业的发展,促进了各国的政治、经济和文化的交流,因而希腊的科学研究气氛很浓,不断涌现出哲学家、数学家和天文学家等学者。
毕达哥拉斯(约公元前580~公元前500年)就是这一时期的一个杰出的代表人物。他是一个哲学家,也是一个著名的数学家。他组织了一个叫做“青年兄弟会”的学术团体,自己担任首脑,并且任数学教师。他对这个学术团体实行极其严格的控制,入会者必须宣誓:“决不把知识传授给局外人”,否则就要受到极其严重的处分,甚至处以极刑——活埋。这个“青年兄弟会”的成员就形成了后来对古希腊影响极大的毕达哥拉斯学派。他们对于古希腊的数学和天文学的发展,作出了极其宝贵的贡献。
在不少历史教科书中,都几乎认为勾股定理是毕达哥拉斯首先提出的,并且也是毕达哥拉斯首先证明的。实际情况是不是这样呢?
事实上,在毕达哥拉斯之前,除我国之外,古代的埃及人、巴比伦人,甚至希腊人,都已经知道了勾股定理。但是,毕达哥拉斯在他的“青年兄弟会”中,提出过下面两个问题:
一、直角三角形的勾股定理是不是永远成立呢?因为在毕达哥拉斯之前,人们只知道个别的直角三角形满足勾股定理。例如:
32+42=52,52+122=132。
而一般的直角三角形是不是也有
勾2+股2=弦2
成立呢?关于这一点,在西欧方面还有人提出过,这就是说,要找到勾股定理的证明方法。
二、如果三角形二边的平方和等于第三边的平方,那末这个三角形是不是直角三角呢?
今天,只要具有初中数学知识的人,这两个问题是不难解答的。但是,对于2000多年前的学者们说来,却是两个非同小可的大难题。“青年兄弟会”的学者们进行了多次辩论,其认真和激烈的程度,就如同在法庭上辩护一个大家所关心的复杂的案件一样(图1)。辩论的结果是:直角三角形的勾股定理永远成立;反过来,如果三角形二边的平方和等于第三边的平方,那末这个三角形必定是直角三角形。
“青年兄弟会”的学者们把这一辩论的结果归功于他们的首脑——毕达哥拉斯,并且把这个定理命名为毕达哥拉斯定理。而毕达哥拉斯为了表示感激,就对神献出了100牛来庆祝(图2)。因此这个定理又称为“百牛定理”可惜的是,他们的这个证明方法早已失传了。