勾股定理有367種證明方法,最著名的有5種:
【證法1】(梅文鼎證明)
做四個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c.把它們拼成如圖那樣的一個多邊形,使D、E、F在一條直線上.過C作AC的延長線交DF於點P.
∵D、E、F在一條直線上,且RtΔGEF≌RtΔEBD,
∴∠EGF=∠BED,
∵∠EGF+∠GEF=90°,
∴∠BED+∠GEF=90°,
∴∠BEG=180°―90°=90°
又∵AB=BE=EG=GA=c,
∴ABEG是一個邊長為c的正方形.
∴∠ABC+∠CBE=90°
∵RtΔABC≌RtΔEBD,
∴∠ABC=∠EBD.
∴∠EBD+∠CBE=90°
即∠CBD=90°
又∵∠BDE=90°,∠BCP=90°,
BC=BD=a.
∴BDPC是一個邊長為a的正方形.
同理,HPFG是一個邊長為b的正方形.
設多邊形GHCBE的面積為S,則
,
∴BDPC的面積也為S,HPFG的面積也為S由此可推出:a^2+b^2=c^2
【證法2】(項明達證明)
做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c.再做一個邊長為c的正方形.把它們拼成如圖所示的多邊形,使E、A、C三點在一條直線上.
過點Q作QP∥BC,交AC於點P.
過點B作BM⊥PQ,垂足為M;再過點
F作FN⊥PQ,垂足為N.
∵∠BCA=90°,QP∥BC,
∴∠MPC=90°,
∵BM⊥PQ,
∴∠BMP=90°,
∴BCPM是一個矩形,即∠MBC=90°.
∵∠QBM+∠MBA=∠QBA=°,
∠ABC+∠MBA=∠MBC=90°,
∴∠QBM=∠ABC,
又∵∠BMP=90°,∠BCA=90°,BQ=BA=c,
∴RtΔBMQ≌RtΔBCA.
同理可證RtΔQNF≌RtΔAEF.即a^2+b^2=c^2
【證法3】(趙浩傑證明)
做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c.再做一個邊長為c的正方形.把它們拼成如圖所示的多邊形.
分別以CF,AE為邊長做正方形FCJI和AEIG,
∵EF=DF-DE=b-a,EI=b,
∴FI=a,
∴G,I,J在同一直線上,
∵CJ=CF=a,CB=CD=c,
∠CJB=∠CFD=90°,
∴RtΔCJB≌RtΔCFD,
同理,RtΔABG≌RtΔADE,
∴RtΔCJB≌RtΔCFD≌RtΔABG≌RtΔADE
∴∠ABG=∠BCJ,
∵∠BCJ+∠CBJ=90°,
∴∠ABG+∠CBJ=90°,
∵∠ABC=90°,
∴G,B,I,J在同一直線上,
所以a^2+b^2=c^2
【證法4】(歐幾里得證明)
做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使H、C、B三點在一條直線上,連結
BF、CD.過C作CL⊥DE,
交AB於點M,交DE於點L.
∵AF=AC,AB=AD,
∠FAB=∠GAD,
∴ΔFAB≌ΔGAD,
∵ΔFAB的面積等於,
ΔGAD的面積等於矩形ADLM
的面積的一半,
∴矩形ADLM的面積=.
同理可證,矩形MLEB的面積=.
∵正方形ADEB的面積
=矩形ADLM的面積+矩形MLEB的面積
∴即a的平方+b的平方=c的平方
【證法5】歐幾里得的證法
《幾何原本》中的證明
在歐幾里得的《幾何原本》一書中提出勾股定理由以下證明後可成立。設△ABC為一直角三角形,其中A為直角。從A點劃一直線至對邊,使其垂直於對邊上的正方形。此線把對邊上的正方形一分為二,其面積分別與其餘兩個正方形相等。
在正式的證明中,我們需要四個輔助定理如下:
如果兩個三角形有兩組對應邊和這兩組邊所夾的角相等,則兩三角形全等。(SAS定理)三角形面積是任一同底同高之平行四邊形面積的一半。任意一個正方形的面積等於其二邊長的乘積。任意一個四方形的面積等於其二邊長的乘積(據輔助定理3)。證明的概念為:把上方的兩個正方形轉換成兩個同等面積的平行四邊形,再旋轉並轉換成下方的兩個同等面積的長方形。
其證明如下:
設△ABC為一直角三角形,其直角為CAB。其邊為BC、AB、和CA,依序繪成四方形CBDE、BAGF和ACIH。畫出過點A之BD、CE的平行線。此線將分別與BC和DE直角相交於K、L。分別連線CF、AD,形成兩個三角形BCF、BDA。∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A和G都是線性對應的,同理可證B、A和H。∠CBD和∠FBA皆為直角,所以∠ABD等於∠FBC。因為AB和BD分別等於FB和BC,所以△ABD必須相等於△FBC。因為A與K和L是線性對應的,所以四方形BDLK必須二倍面積於△ABD。因為C、A和G有共同線性,所以正方形BAGF必須二倍面積於△FBC。因此四邊形BDLK必須有相同的面積BAGF=AB^2。同理可證,四邊形CKLE必須有相同的面積ACIH=AC^2。把這兩個結果相加,AB^2+AC^2;=BD×BK+KL×KC由於BD=KL,BD×BK+KL×KC=BD(BK+KC)=BD×BC由於CBDE是個正方形,因此AB^2+AC^2=BC^2。此證明是於歐幾里得《幾何原本》一書第1.47節所提出的
勾股定理有367種證明方法,最著名的有5種:
【證法1】(梅文鼎證明)
做四個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b,斜邊長為c.把它們拼成如圖那樣的一個多邊形,使D、E、F在一條直線上.過C作AC的延長線交DF於點P.
∵D、E、F在一條直線上,且RtΔGEF≌RtΔEBD,
∴∠EGF=∠BED,
∵∠EGF+∠GEF=90°,
∴∠BED+∠GEF=90°,
∴∠BEG=180°―90°=90°
又∵AB=BE=EG=GA=c,
∴ABEG是一個邊長為c的正方形.
∴∠ABC+∠CBE=90°
∵RtΔABC≌RtΔEBD,
∴∠ABC=∠EBD.
∴∠EBD+∠CBE=90°
即∠CBD=90°
又∵∠BDE=90°,∠BCP=90°,
BC=BD=a.
∴BDPC是一個邊長為a的正方形.
同理,HPFG是一個邊長為b的正方形.
設多邊形GHCBE的面積為S,則
,
∴BDPC的面積也為S,HPFG的面積也為S由此可推出:a^2+b^2=c^2
【證法2】(項明達證明)
做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c.再做一個邊長為c的正方形.把它們拼成如圖所示的多邊形,使E、A、C三點在一條直線上.
過點Q作QP∥BC,交AC於點P.
過點B作BM⊥PQ,垂足為M;再過點
F作FN⊥PQ,垂足為N.
∵∠BCA=90°,QP∥BC,
∴∠MPC=90°,
∵BM⊥PQ,
∴∠BMP=90°,
∴BCPM是一個矩形,即∠MBC=90°.
∵∠QBM+∠MBA=∠QBA=°,
∠ABC+∠MBA=∠MBC=90°,
∴∠QBM=∠ABC,
又∵∠BMP=90°,∠BCA=90°,BQ=BA=c,
∴RtΔBMQ≌RtΔBCA.
同理可證RtΔQNF≌RtΔAEF.即a^2+b^2=c^2
【證法3】(趙浩傑證明)
做兩個全等的直角三角形,設它們的兩條直角邊長分別為a、b(b>a),斜邊長為c.再做一個邊長為c的正方形.把它們拼成如圖所示的多邊形.
分別以CF,AE為邊長做正方形FCJI和AEIG,
∵EF=DF-DE=b-a,EI=b,
∴FI=a,
∴G,I,J在同一直線上,
∵CJ=CF=a,CB=CD=c,
∠CJB=∠CFD=90°,
∴RtΔCJB≌RtΔCFD,
同理,RtΔABG≌RtΔADE,
∴RtΔCJB≌RtΔCFD≌RtΔABG≌RtΔADE
∴∠ABG=∠BCJ,
∵∠BCJ+∠CBJ=90°,
∴∠ABG+∠CBJ=90°,
∵∠ABC=90°,
∴G,B,I,J在同一直線上,
所以a^2+b^2=c^2
【證法4】(歐幾里得證明)
做三個邊長分別為a、b、c的正方形,把它們拼成如圖所示形狀,使H、C、B三點在一條直線上,連結
BF、CD.過C作CL⊥DE,
交AB於點M,交DE於點L.
∵AF=AC,AB=AD,
∠FAB=∠GAD,
∴ΔFAB≌ΔGAD,
∵ΔFAB的面積等於,
ΔGAD的面積等於矩形ADLM
的面積的一半,
∴矩形ADLM的面積=.
同理可證,矩形MLEB的面積=.
∵正方形ADEB的面積
=矩形ADLM的面積+矩形MLEB的面積
∴即a的平方+b的平方=c的平方
【證法5】歐幾里得的證法
《幾何原本》中的證明
在歐幾里得的《幾何原本》一書中提出勾股定理由以下證明後可成立。設△ABC為一直角三角形,其中A為直角。從A點劃一直線至對邊,使其垂直於對邊上的正方形。此線把對邊上的正方形一分為二,其面積分別與其餘兩個正方形相等。
在正式的證明中,我們需要四個輔助定理如下:
如果兩個三角形有兩組對應邊和這兩組邊所夾的角相等,則兩三角形全等。(SAS定理)三角形面積是任一同底同高之平行四邊形面積的一半。任意一個正方形的面積等於其二邊長的乘積。任意一個四方形的面積等於其二邊長的乘積(據輔助定理3)。證明的概念為:把上方的兩個正方形轉換成兩個同等面積的平行四邊形,再旋轉並轉換成下方的兩個同等面積的長方形。
其證明如下:
設△ABC為一直角三角形,其直角為CAB。其邊為BC、AB、和CA,依序繪成四方形CBDE、BAGF和ACIH。畫出過點A之BD、CE的平行線。此線將分別與BC和DE直角相交於K、L。分別連線CF、AD,形成兩個三角形BCF、BDA。∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A和G都是線性對應的,同理可證B、A和H。∠CBD和∠FBA皆為直角,所以∠ABD等於∠FBC。因為AB和BD分別等於FB和BC,所以△ABD必須相等於△FBC。因為A與K和L是線性對應的,所以四方形BDLK必須二倍面積於△ABD。因為C、A和G有共同線性,所以正方形BAGF必須二倍面積於△FBC。因此四邊形BDLK必須有相同的面積BAGF=AB^2。同理可證,四邊形CKLE必須有相同的面積ACIH=AC^2。把這兩個結果相加,AB^2+AC^2;=BD×BK+KL×KC由於BD=KL,BD×BK+KL×KC=BD(BK+KC)=BD×BC由於CBDE是個正方形,因此AB^2+AC^2=BC^2。此證明是於歐幾里得《幾何原本》一書第1.47節所提出的