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该图形的面积既可以表示为c2,又可以表示为a2+b2
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证明方法4:下面给出的是一种相似性证明法,即在证明过程中会利用相似三角形。如下图所示,从直角C向斜边画垂直线段。我们观察发现,三角形ADC包含一个直角和角A,因此它的第三个内角必然和角B相等。同理,三角形CDB包含一个直角和角B,因此它的第三个内角必然和角A相等。也就是说,这3个三角形彼此相似:
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△ACB△ADC△CDB
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两个小三角形都与大三角形相似
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注意,表示这些三角形时字母次序不能出错。我们知道,∠ACB=∠ADC= ∠CDB= 90°,它们都是直角。同理,∠A= ∠BAC= ∠CAD= ∠BCD,∠B= ∠CBA= ∠DCA= ∠DBC。比较三角形ACB和ADC的边长,就会得到:
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AC/AB=AD/AC⇒AC2=AD×AB
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比较三角形ACB和CDB的边长,就会得到:
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CB/BA=DB/BC⇒BC2=DB×AB
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两个等式相加,就会得到:
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AC2+BC2=AB× (AD+DB)
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由于AD+DB=AB=c,因此:
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b2+a2=c2
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下面介绍的是一种纯粹的几何证明方法,不需要使用代数知识,但要求我们有图形想象能力。
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证明方法5:如下图所示,画出面积分别为a2和b2的两个正方形,并将它们并排放置,因此它们的总面积是a2+b2。我们对这个图形进行分割处理,把它变成两个直角三角形(直角边长分别是a和b,斜边长为c)和一个看上去比较奇怪的图形。注意,这个奇怪图形底部的那个角肯定是90°。我们想象在大正方形的左上角和小正方形的右上角分别装上铰链。
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这两个正方形的面积为a2+b2,经过分割处理,它们可以变成……
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接下来,想象左下角的那个三角形逆时针旋转90°,停留在大正方形的上方。然后,另一个三角形顺时针旋转90°,使它的直角正好与两个正方形构成的直角重合(如下图所示)。这样一来,我们就会得到一个倾斜的正方形,它的面积为c2。因此,a2+b2=c2。证明完毕。
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……一个面积为c2的正方形
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现在,我们可以解答本章开头小测试中的问题4了。利用勾股定理,即可算出系在相距360英尺的两个球门柱根部的长度为361英尺的绳子可以抬高多少。
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