勾股定理的脂质证明

学习一门语言在一定程度上意味着掌握其语法并遵循其语法规则。学校里的孩子和工作中的成年人都需要语法写作,即使写作不是他们的职业。也许令人惊讶的是,写作行业也有例外。一个明显的例子是一首诗众所周知,他曾尝试过写没有大写字母或句号的散文和诗歌。其他专业人士发明了额外的规则来遵循他们的工作。法国文学团体成员乌利波[加德纳,第6章,第7节]使用了多种手段来帮助产生想法并使他们的作品生动活泼。其中之一是脂肪图这是一种不使用特定字母(或更多)的书写方式(和结果)

数学语言也有语法,数学家在工作中遵循各种(通常是自我合成的)规则。一个著名的例子是几何构造工具集被限制为直尺和指南针。但为什么要停在这里呢?附加约束可能有助于解决任何问题。

最近我收到了迈克尔·布罗津斯基的来信,他展示了如何推导锐角相等的直角三角形的两腿之间的比率,但没有提到它们的相似性。基于此,Michael提出了其中一个证明的修改版本(证明#6)毕达哥拉斯定理直到最后才提到斜边。

下面我遵循迈克尔·布罗津斯基的推导。

引理

两个直角三角形\(CAB\)和\(FCE\)与\(角度FCE\。

结论:他们的腿具有相同的比例,即(frac{y}{x}=frac{w}{z})。

证明

如图所示定位,三角形(CAB)和(FCE)的面积与矩形BCED的面积之和等于三角形AFD的面积:

\(\压裂{xy}{2}+\压裂{zw}{2{+yz=\压裂{(x+z)(y+w)}{2},\)

经过简化后,其减小为\(yz=xw\)。根据需要,这正好是\(\frac{y}{x}=\frac{w}{z}\)。(Michael注意到,这也是一种很好的方式,可以表明斜率的概念定义得很好,而不用参考类似的三角形。)

现在来证明勾股定理。将高度从直角下降到斜边:

共有三个锐角相等的三角形(三角形ABC)、(三角形ACD)和(CBD)。从引理

\(\压裂{m}{x}=\压裂{y}{m}=\裂缝{a}{b}\)

等等

(1)\(AB=x+y=m\左(\压裂{b}{a}+\压裂{a}{b}\右)。\)

现在,由于三角形(ADC)和(DCB)的面积加起来等于三角形ACB的面积,因此在乘以

(2)\(mx+my=ab\)

等等

(3)\(m=\压裂{ab}{x+y}。\)

因此,从(1)和(3)中,\(x+y=\frac{ab}{x+y}\left(\frac{b}{a}+\frac{a}{b}\light)\)使得\((x+y)^{2}=a ^{2}+b ^{2}\)是勾股恒等式。

工具书类

  1. M.Gardner,Penrose瓷砖到Trapdoor密码W.H.Freeman and Company,1989年

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