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弦图问题赏析

2020-11-16李慧祥

关键词:直角勾股定理边长

李慧祥

勾股定理神秘而美妙,它的證法丰富而精彩.产生勾股定理各种巧妙证法的关键之一,是弦图的不同的结构,而对应于不同结构的弦图,又可以提出许多数学问题.下面略举几例,供同学们参考.

点评:本题也可由a2+b2=25。ab=8,利用乘法公式(a-b)2=a2+b2-2ab求出a-b,得到小正方形的边长.

点评:在“赵爽弦图”中,大正方形的边长等于直角三角形两直角边的平方和的算术平方根,小正方形的边长等于直角三角形两直角边的差.解题中要灵活运用这些结论寻找解题途径.

例3 (2019年,孝感)在平面直角坐标系中,将点P(2,3)绕原点O顺时针旋转90°得到点P,则点P'的坐标为( ).

A.(3,2)

B.(3,-1)

C.(2,-3)

D.(3,-2)

解:如图5,作PA⊥y轴于点A,作P'B⊥y轴于点B.由此可联想到“弦图”,就会发现△OAP≌△PBO,答案唾手可得.点P'的坐标为(3,-2),选D.

点评:“弦图”中包含着多个“一线三直角”的模型,因此遇到“一线三直角”(即简化的“弦图”)的条件时,可联想“弦图”中的全等三角形.

例4 (2011年·温州)我国汉代数学家赵爽为了证明勾股定理,创制了一幅“弦图”,后人称其为“赵爽弦图”(如图6).图7由弦图变化而得,它是由八个全等的直角三角形拼接而成的,记图中正方形ABCD、正方形EFGH、正方形MNKT的面积分别为S1,S2,S3.若S1+S2+S3=10,则S2的值是_____.

解:设四边形MNKT的面积为x,八个全等直角三角形每个的面积为y.

因正方形ABCD、正方形EFGH、正方形MNKT的面积分别为S1,S2,S3,且S1+S2+S3=10,由图形可知S1=8y+x,S2=4y+X,S3=X.

∴S1+S2+S3=3x+12y=10 ,x+4y=10/3.

∴S2=X+4y=10/3.

练习

1.(2017年·襄阳)“赵爽弦图”利用面积关系巧妙地证明了勾股定理,是我国古代数学的骄傲,如图8所示的“赵爽弦图”是由四个全等的直角三角形和一个小正方形拼成的一个大正方形,设直角三角形较长直角边长为a,较短直角边长为b.若(a+b)2=21,大正方形的面积为13,则小正方形的面积为( ).

A.3

B.4

C.5

D.6

2.(2018年·温州)我国古代伟大的数学家刘徽将勾股形(古人称直角三角形为勾股形)分割成一个正方形和两对全等的直角三角形,得到一个恒等式.后人借助这种分割方法所得的图形证明了勾股定理.如图9所示的长方形是由两个这样的图形拼成的,若a=3,b=4,则该长方形的面积为( ).

A. 20 B.24 c.99/4

D. 53/2

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