8年级上册苏科版数学 第3章 勾股定理复习课 逐字稿-3,215字
师:同学们好,在本章我们了解并探究了勾股定理及其多种证明方法。勾股定理反映了自然界基本规律,揭示了直角三角形三边关系,紧密结合了形与数。同时,我们还探究了勾股定理及逆定理的证明过程,发现其在生活和数学内部应用广泛。勾股定理的研究过程体现了多种数学思想,像数形结合思想,还有转化思想、方程思想以及分类讨论思想等等。本节课,老师将带着同学们从数学角度,探寻勾股定理及其应用中蕴含的数学思想。我们先从赵爽的弦图谈起。
2002年,第24届国际数学家大会在北京召开,大会会标就是中国古代的赵爽弦图。三国时期的赵爽为证明勾股定理作勾股圆方图,即弦图。按照其证明思路,可涵盖所有直角三角形,是极具东方特色的勾股定理无字证明法。现在我们一起来回顾赵爽的证明过程,同学们回忆起来了吗?假设这个直角三角形三条边分别为a、b、c 。根据赵爽的证明,我们能用割补方法将图形重新整合。在弦图中,大正方形面积是c2 ,同时它又可看成是4个直角三角形与一个小正方形的面积和,由此得到一个等式并化简,进而得到勾股定理。这就是我们熟悉的弦图,确切说是内弦图。既然有内弦图,那必然有外弦图,对吧?我们来看外弦图示例。
在外弦图中,大正方形边长可看成是a + b。大正方形面积等于4个直角三角形面积加上小正方形面积,同样能证明勾股定理。在内弦图和外弦图的证明过程中,我们都采用割补方法,分别表示出不同形式下图形的面积,依据它们面积间的关系,得出直角三角形三边的数量关系。这个过程充分体现了数学中的数形结合思想。
美国的总统加菲尔德看到外弦图后,提出一个想法:把外弦图中小正方形的对角线连起来,这样就把外弦图分隔成两部分,同样可利用面积关系得到勾股定理的表达式,这就是著名的总统证法。这几种方法很好地体现了数学中的数形结合思想,值得大家好好体会。现在请同学们利用所得经验,解决下面这个问题。
如果图中大、小正方形面积分别为52和4,那么一个直角三角形两直角边的和等于多少?解决这道题应用的就是数形结合思想。我们令直角三角形两条直角边分别为a和b,斜边为c,那么在这个弦图中,大正方形面积就等于c2 。根据勾股定理,c2 又等于a2 + b2 ,小正方形面积等于大正方形面积减去4个直角三角形的面积,这也是我们刚刚利用弦图证明勾股定理过程中一直在用的。根据这两个关系,可得到ab的乘积等于24。看到a2 + b2 ,又看到ab,很多同学会联想到完全平方公式。所以(a + b)2 = a2 + b2 + 2ab = 100。
因为a、b分别是直角三角形的两条直角边,所以a + b一定大于0,那么a + b等于10。我们在证明勾股定理的逆定理过程中,学习了一种新方法——构造法。也就是说,如果要证明三角形ABC是直角三角形,就要证明∠C = 90° 。
如何证明∠C = 90°呢?图形中没有现成的角与之对应,这时我们可以构造一个直角,或者构造一个直角三角形,使它与已知的三角形ABC全等。像这样要证明一个图形具有某种性质,先构造一个具有这种性质的图形,再证明它与已知图形相同,这也是证明几何命题的一种方法。接下来我们通过一些例题感受这些问题中数学思想的应用。
第一题,在三角形ABC中,∠C = 90° ,c = 34,a : b = 8 : 15,求a和b的长度。看到已知条件a : b = 8 : 15,我们可设a = 8x,b = 15x,因为a和b是直角三角形的边长,规定x > 0。
在直角三角形ABC中,a2 + b2 = c2 ,这样我们就能得到一个关于x的方程。求解时注意,因为已给x规定范围,只要解出这个范围内的解即可。回顾本题,由于直角三角形三边满足a2 + b2 = c2 ,a、b是两个未知数,但它们满足a : b = 8 : 15的关系,我们用一个未知数分别表示出a和b,再根据勾股定理建立方程求解。