摘要:本文通过举例,阐明了勾股定理的几个拓展应用,为学生理解和运用提供了方法。
关键词:勾股定理 应用
中***分类号:G633.6 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2014.04.048
但凡学过勾股定理的人都知道,对于一个直角三角形(如***),∠C是直角,AB是斜边(c),两条直角边分别是BC(a)和AC(b),三条边之间满足关系式c2=a2+b2,称为勾股定理。
毋庸讳言,勾股定理可用于解直角三角形,教科书上都写道:已知直角三角形的两条边的长,可用勾股定理求出第三边。其实勾股定理灵活多变,在解决数学问题的许多方面有广泛的运用。通过对勾股定理的深入了解,特别是牢记一些特殊的直角三角形,可以大大加快解题速度,答案可以脱口而出。以下从几个方面探究勾股定理的多方位应用。
1 确知任意两条边求解第三边
例1.在一个直径为10的圆里边,有长为8的弦与直径垂直,求该弦到圆到圆心的距离是多少?
解法一:如***,由垂径定理可知:OC垂直且平分AB,所以AC=[1
2]AB=4,而且OAC是直角三角形,根据 勾股定理,有:OC2=OA2-AC2=52-42=9,
OC= [9]=3.答:这条弦到圆心的距离(弦心距)等于3。
解法二(特解):熟悉了勾股定理后,可以直接用常数求解。
在直径为10的圆里边,当弦与直径垂直时,若弦长为8(其一半为4),则弦心距为3;若弦长为6(其一半为3),则弦心距为4。依据是“勾三股四弦五”!
2 知道斜边求两条直角边
对于等腰直角三角形,由于两条直角边相等,故可在仅知斜边的情况下求解两条直角边。
例2. 已知一个正方形的对角线长4 [2],求这个正方形的边长。
解:如***,四边形ABCD为正方形,AC是对角线,ABC是等腰直角三角形,根据勾股定理,有:AB2+BC2=AC2,即2(AB)2=(4 [2])2,AB2=16。
AB= [16]=4.答:正方形的边长为4。
由上例可得到一个推论:正方形的面积等于对角线平方的一半。
有这样一个智力测验题:在一个正方形的水池的四个顶点各有一棵树,现要将水池的面积扩大一倍,扩大后水池仍要求为正方形而且树不能浸在水里,怎样可以实现这一目标?答案是:分别以四边为底边向外作等腰直角三角形,得到以原正方形对角线为边长的新正方形,面积当然是原正方形的2倍,而且树仍在水池外。
3 确知一条直角边,另外仅知其余两条边的数量关系(差值),求解另外两条边
在此条件下,也可以用勾股定理求解且无需开平方,甚为简捷。
例3.(古代算题)有一个正方形的水池边长一丈,水池中心生一根芦苇,芦苇顶端高出水面一尺。若将芦苇拉至岸边,芦苇恰好没于水下。求水深及芦苇长(注:丈、尺为古代长度单位,1丈=10尺,3尺合现代1米)。
解:如***,若将芦苇拉至岸边,构成一个直角三角形,水面中心到岸边的距离为5尺,设水深为x尺,则芦苇长为(x+1)尺,根据勾股定理,有: (x+1)2=x2+52,即x2+2x+1=x2+25,2x=24,x=12,x+1=13.答:水深12尺,芦苇长13尺。
解法二(特解):直接用常数求解。在直角三角形中,一条直角边等于5,斜边比另一条直角边大1,斜边必然等于13!
4 确知斜边以及两条直角边的和或差,求解两条直角边
在这种情况下,必须勾股定理与一元二次方程配合使用方可求解,好在这时的一元二次方程都非常简单,一望而知答案。
例4. 已知一个直角三角形的斜边为41,两条直角边的和为49,求两条直角边的长。
解:设一条直角边为x,则另一条直角边为(49-x),根据勾股定理,有:x2+(49-x)2 =412 ,整理得 x2-49x+360 =0,解这个一元二次方程,得x1=40,x2=9,经检验,两根均符合题意。实际上,它们分别是两条直角边的长。答:两条直角边的长分别是40和9。
5 用勾股定理解决代数问题
例5.有两个连续偶数,其平方的差等于100,求这两个偶数。
解:此题固然可用方程来解,但其法甚繁,若应用勾股定理的思路,就非常容易,甚至可以立即口答出来:记得有一个直角三角形,一条直角边为10,另一条直角边为24,斜边为26,三边满足勾股定理:262-242=102,则本题所求的两个偶数即为26与24。
作者简介:王新武(1978-),男,甘肃平凉人,讲师,从事数学教学工作,平凉医学高等专科学校,甘肃平凉 744000