勾股定理证明的“再生”
2015-03-31张景中
数学教学通讯·初中版 2015年1期
关键词:再生
张景中
一根磁铁棒截为两段,在截断的地方会产生两个新的磁极,变成两根磁铁棒;一条蚯蚓截为两段,在截断的地方会长成两个肛门,变成两条蚯蚓,有人把这些现象叫做“再生”. 一个几何定理的证明,把图形剪掉一半,从剩下的半个图形中还能找出这个定理的证明吗?如果可以,我们不妨称它为“再生的证明”.
勾股定理是几何学的一块重要基石,它的证明方法多达300余种. 最古老的证法(如图1)巧妙地利用了一大一小两个正方形的面积之差. 这种证法,变种极多,影响甚广而且众所周知,这里便不再赘言. 而在这众多证法中,居然有一个出自美国总统——加菲尔德之手. 具体证法如下:
上述证明虽然再生了,但并不理想. 这个证明没有总统的证法简洁,而总统的证法没有古老证法明快,再生之后,质量退化了!退化的原因大概是“近亲”繁殖,缺乏新鲜血液吧!两次再生过程,都不过是面积折半,如法炮制,没有新的思想注入.
能不能使再生的证明质量超过上一代呢?再生,不一定非得把图形剪掉一半不可. 壁虎尾巴脱落后可以再长一条出来,海星的部分肢体可以长成又一个小海星,这些也是再生. 那么,证明中所用的图形,取其部分以构成新的证明也不妨称之为“再生的证明”吧!
图4大家很熟悉,它表明了古希腊数学家毕达哥拉斯的一种证法,也是欧几里得《几何原理》中所载的勾股定理的证法. 现行教材中,普遍介绍了这个证法:
这个证明的出发点是在Rt△ABC三边上各作正方形,证明斜边上的正方形是两腰上正方形面积之和. 但在证明过程中,又是把每个正方形各取其半来比较. 既然各取其半可以,各取也可以,各取可以,当然各取n倍也可以!……
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