利用数的乘法功能与独立变量的组合数学建模思想证明勾股定理

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  平面几何中,勾股定理有很多证明方法,只要不触犯“禁止逻辑循环论证”规则,即为有效证明方法。这里是一种利用数的乘法功能与独立变量的组合数学建模思想,将“数”“形”结合起来,证明勾股定理的方法。
  一、利用数的乘法功能
  做一件事,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有m1种不同的方法,在第二类办法中有m2种不同的方法,…,在第n类办法中有mn种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1+m2+m3+…+mn种不同方法。
  特别的,当m1=m2=m3=…=mn时。我们用字母t代替,即m1=m2=m3=…=mn=t,则N=m1+m2+m3+…+mn=t×n。
  为了快速统计,逆用该公式,我们按一组t个进行分组,组数为n,整体统计结果N,我们可以用t×n代替评价。
  我们如果按一组n个进行分组,组数为t,整体统计结果认为N,我们可以用n×t代替评价。
  不难发现:t×n=n×t=N,n,t位置可以交换(我们称之谓服从交换律,地位平等)。乘法口诀本质上是建立“分组标准n,组数t”与加法结果N之间的因果关系。因此,乘法具有任意拆分后的整体量评价功能。
  推而广之,我们忽略n,t的单位,抽象出无量纲的数的独立变量。n,t可以作为两个无量纲的数的独立变量,t×n可以评价任何事物特征的工具之一。
  二、利用独立变量的组合数学建模思想提出合理假设
  假设任何线段AB在垂直于某平面M(点A在平面内)的光的照射下,在其平面的M内影长|AB1|只与线段AB的长度|AB|、线段AB与平面M夹角n两个独立变量有关。设F(n)为夹角n造影能力。
  线段AB的长度|AB|、夹角n造影能力F(n)是影响“影长|AB1|的两个独立变量”。
  于是,可以假设影长|AB1|=|AB|×F(n)+X(X为常数)。
  根据生活经验,AB平行于光,在其平面M内的影长|AB1|=0,F(n)=0;
  AB垂直于光,在其平面M内的影长|AB1|=AB,F(n)=1;
  于是有,0=|AB|×0+X,则X=0。
  |AB1|=|AB|×F(n)。
  三、勾股定理证明
  直角三角形ABC中,∠C=90°,CD为斜边AB上的高。求证勾股定理:|AB|2=|BC|2+|AC|2。
  当垂直光平行于BC边时,则有:
  |AC|=|AB|×F(A);①
  当垂直光平行于AC边时,则有:
  |BC|=|AB|×F(B);②
  当垂直光平行于AB边上的高CD(D为垂足)时,|AB|=|AD|+|DB|;|AB|=|AC|×F(A)+|BC|×F(B)。③
  将①式、②式代入③式,消去F(A),F(B),则得|AB|2=|BC|2+|AC|2。
  勾股定理证毕。
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