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勾股定理的另一种证法
张翎
王建平
“2029年6月13日,人类正面临着彗星撞地球的灭顶之灾。来自X星球的精灵涅格尔肩负使命,正试图与美国宇航员詹姆斯交流,可遗憾的是他们谁也听不懂对方在讲什么,再经过一番费力的笔划后,双方不约而同地在自己的手上画出一个弦图(如右图)。接下来,……
在X星球的鼎力协作下, 勇敢的人类终于在大气层外成功摧毁了突如其来的彗星及其碎片,避免了地球惨遭毁灭的悲剧发生。”这现在还只是在好莱坞影片中出现的惊险一幕,不久的将来,或许就会在我们的眼前真实上演。
弦图,这个凝聚着我国古代劳动人民智慧的结晶,这个反映了自然界最和谐、最具普遍规律的拼图,或许有一天真的会成为人类与天外生命的一种沟通语言,它才是真正的星际通用语言。勾股定理(西方人习惯称之为毕达哥拉斯定理)是一条古老而又应用十分广泛的定理。例如从勾股定理出发逐渐发展了无理数、开方运算等;用勾股定理求圆周率。勾股定理以其简单、优美的形式,丰富、深刻的内涵,充分展现了自然界最朴素的真理。勾股定理的证明应用,更是人类向认识世界、改造自然所迈出的实质性的一步。据记载,仅勾股定理的证明方法,不下几十种,这其中不乏大物理学家爱因斯坦、美国的第十二任总统Garfield的证法
(如下图),但最简单的、最精妙的方法,还是最早见于三国时期的著名数学家赵爽为《周髀算经》批注中的弦图。
以上诸多证法中,大多是应用全等原理,通过拼图的方式利用等方法推导证明。笔者在讲相似三角形知识的过程中,尝试用相似原理证明勾股定理时,意外地发现了一种较为简单的证明方法。
如图:用两个全等的直角三角形ABC
、A'B'C拼成
如图形状,其中B、
C、
A'
三点在一条直线上。试证明: 。
证明:连接AA',并延长A'B'交AB于D
∵Rt△ABC≌Rt△A′B′C
∴∠1=∠2
∵∠1+∠B=90°
∴∠2+∠B=90°
∴A′D⊥AB
∴S△AB
A′=
=
=
…………①
S△AB
A′=
=
…………②
由①、②得:
即:

当然,本题的证明仍沿袭了传统证法中的拼图思路和面积变换的思想,或许这也验证了“万物归宗”的自然之规律吧!
以下是用相似原理证明勾股定理的变式图,有兴趣的读者不妨动笔试一试。
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