学习“欧氏证法”的意外收获

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  苏科版教材第88页“阅读”提及欧几里得编纂的《原本》中证明勾股定理的一种方法,请看:
  如图1,四边形ABFE、AJKC、BCIH分别是以Rt△ABC的三边为边的正方形.
  这个证法的难点是理解“正方形BCIH的面积=2△ABH的面积”及“长方形BFGD的面积=2△FBC的面积”.
  记得自己在只看辅助线想找到解题思路时,曾又添出如下的辅助线(如图2,连接KI,延长DC交KI于L),但无功而返,还是看教材上的思路提示才弄懂了.
  但是,上述新添出来的辅助线虽然没有帮助我理解勾股定理的证明,却发现了一个有意思的结论:点L恰为KI的中点!
  请看我的思考:在图3中(只考虑了上述图形的上半部),分别作IN⊥CL,KM⊥CL,垂足分别为N,M.
  模仿在图1中先考虑“左半图形”的思考方式,可以先证明△CBD≌△ICN,从而得到IN=CD;同样,在“右半图形”中有△KMC≌△CDA,从而得到KM=CD. 于是KM=IN,从而可证△KML≌△INL,于是点L恰为KI的中点.
  有意思的是,这个结论可以一般化,从上述证明思路来看,即只要是在△ABC(可以是一般三角形)的两边CB,CA向外作正方形,则AB边上的高CD一定平分线段KI.
  数学解题真是有趣,在准备进攻一个目标时,却能顺带着发现很多其他的结论.
  教师点评:小作者在研习“欧几里得证法”时,却在“思维回路”处发现一个重要的基本图形及性质,事实上,这正是陕西师范大学罗增儒教授在《数学解题学引论(第二版)》一书中关于面积理论的一条深刻定理:面积相等的三角形必是剖分相等的. 即若两个三角形可以分成两两对应全等的三角形,则称这两个三角形为剖分相等的三角形. 而且这个定理的证明方法也不下10种!(留给有兴趣的同学继续钻研)
  最后不妨再留一道与之相关的基础问题供同学们巩固理解:
  如图4,△ABC中,AG⊥BC于点G,以A为直角顶点,分别以AB、AC为直角边,向△ABC外作等腰Rt△ABE和等腰Rt△ACF,过点E、F作射线GA的垂线,垂足分别为P、Q. 试探究EP与FQ之间的数量关系,并证明你的结论.
  (指导教师:江海人)
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