勾股定理,平面幾何中最重要的定理之一。Rt△ABC中,若a,b,c均為正整數,則稱a,b,c為勾股數。不妨令∠C=90°,則有a²+b²=c²下面為一種較為簡單的求解方法。
a²+b²=c²兩邊同時除以c²,得:這達到了減元的目的換元有其中x,y為正有理數那麼原題就轉化為尋找單位圓上的正有理點(x,y)設P(-1,0),Q(x,y)為所求點直線PQ的斜率k=y/(x+1)易知k也為正有理數那麼對於每一個所要求的點Q,均有一斜率k與之對應(充分性已說明,必要性也易證,本文不在贅述)設直線PQ:y=k(x+1),聯立單位圓x²+y²=1,(用韋達定理,兩根之積,有一根為-1)解之得:x=(1-k²)/(1+k²)y=2k/(1+k²)不妨取a=1-k²,b=2k,c=1+k²又k為有理數,設k=n/m,其中m,n為正整數再將三邊化為整數,得:a=m²-n²b=2mnc=m²+n²取m=2,n=1,則可得出我們最熟悉的一個直角三角形,三邊長為3,4,5
相信讀者在中學裡做個如下題目三角形的三邊長為3,5,7,則其最大角為多少度?用餘弦定理可求出7所對應角的餘弦值為-1/2,那麼答案即為120°我們不禁會產生疑問,能不能像勾股數那樣,給出含120°角,且三邊均為正整數的三角形三邊長的公式?哲學上告訴我們,矛盾的普遍性寓於特殊性。所以我們嘗試按照求勾股數的方法,求這類數。
不妨令∠C=120°餘弦定理:a²+b²+ab=c²類比推理得:x²+y²+xy=1這從單位圓變成了一個橢圓,但它仍然過(-1,0)同樣設直線y=k(x+1),聯立該橢圓跳到最後,有:a=m²-n²b=2mn+n²c=m²+mn+1取m=2,n=1,就可以得到357這個老面孔
哲學思維爆棚,能不能推廣到一般,不是90°,也不是120°,而是θ?舉一反三a=m²-n²b=2mn-2cosθ·n²c=m²-2cosθ·mn+n²cosθ為有理數,設cosθ=p/q,只需將三邊等比例擴大到正整數,那麼一般性結論就出來了。以上一般性結論在本人高一時候就無意間湊出來了,但想不到推導方法,前幾天看到一位大佬的文章才突然想到推導方法。大佬原文
此外當θ=60°時,等邊三角形就不說了,三邊除了上述公式,還可以這樣表示
勾股定理,平面幾何中最重要的定理之一。Rt△ABC中,若a,b,c均為正整數,則稱a,b,c為勾股數。不妨令∠C=90°,則有a²+b²=c²下面為一種較為簡單的求解方法。
a²+b²=c²兩邊同時除以c²,得:這達到了減元的目的換元有其中x,y為正有理數那麼原題就轉化為尋找單位圓上的正有理點(x,y)設P(-1,0),Q(x,y)為所求點直線PQ的斜率k=y/(x+1)易知k也為正有理數那麼對於每一個所要求的點Q,均有一斜率k與之對應(充分性已說明,必要性也易證,本文不在贅述)設直線PQ:y=k(x+1),聯立單位圓x²+y²=1,(用韋達定理,兩根之積,有一根為-1)解之得:x=(1-k²)/(1+k²)y=2k/(1+k²)不妨取a=1-k²,b=2k,c=1+k²又k為有理數,設k=n/m,其中m,n為正整數再將三邊化為整數,得:a=m²-n²b=2mnc=m²+n²取m=2,n=1,則可得出我們最熟悉的一個直角三角形,三邊長為3,4,5
相信讀者在中學裡做個如下題目三角形的三邊長為3,5,7,則其最大角為多少度?用餘弦定理可求出7所對應角的餘弦值為-1/2,那麼答案即為120°我們不禁會產生疑問,能不能像勾股數那樣,給出含120°角,且三邊均為正整數的三角形三邊長的公式?哲學上告訴我們,矛盾的普遍性寓於特殊性。所以我們嘗試按照求勾股數的方法,求這類數。
不妨令∠C=120°餘弦定理:a²+b²+ab=c²類比推理得:x²+y²+xy=1這從單位圓變成了一個橢圓,但它仍然過(-1,0)同樣設直線y=k(x+1),聯立該橢圓跳到最後,有:a=m²-n²b=2mn+n²c=m²+mn+1取m=2,n=1,就可以得到357這個老面孔
哲學思維爆棚,能不能推廣到一般,不是90°,也不是120°,而是θ?舉一反三a=m²-n²b=2mn-2cosθ·n²c=m²-2cosθ·mn+n²cosθ為有理數,設cosθ=p/q,只需將三邊等比例擴大到正整數,那麼一般性結論就出來了。以上一般性結論在本人高一時候就無意間湊出來了,但想不到推導方法,前幾天看到一位大佬的文章才突然想到推導方法。大佬原文
勾股數有有限多組還是無限多組?www.zhihu.com此外當θ=60°時,等邊三角形就不說了,三邊除了上述公式,還可以這樣表示
royal:勾股數公式推廣zhuanlan.zhihu.com