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直角三角形两直角边a、b的平方和等于斜边c的平方,即a2+b2=c2. 这就是我们熟知的勾股定理,它揭示了直角三角形三边之间的数量关系. 灵活应用它,可帮我们顺利地解答一些与线段有关的问题.
一、计算问题
例1 如图,已知AB⊥CD,△ABD、△BCE都是等腰直角三角形,CD=8,BE=3,则AC的长为().
A. 8 B. 5 C. 3 D. ■
分析:AC是直角△ABC的斜边,要求其长,应先确定BC和AB的长.
解:在△ACD中,
∵ △ABD、△BCE都是等腰直角三角形,
∴ AB=DB,BC=BE.
∵ BE=3,CD=8,
∴ BC=3,DB=5,AB=5.
∵ ∠ABC=90°,
∴ AB2+BC2=AC2.
∴ AC=■=■,应选D.
说明:一条线段如果是某个直角三角形的边,要求其长,常常先确定该直角三角形其他两边的长,然后应用勾股定理来解答.
二、证明问题
例2 如图,△ABC中,∠C=90°,D是AC的中点,求证:AB2+3BC2=4BD2.
分析:依题意,△ABC、△DBC都是直角三角形,得AB2=AC2+BC2,BD2=CD2+BC2.要证明 AB2+3BC2=4BD2,只要证明(AC2+BC2)+3BC2=4(CD2+BC2).这只要证明AC2=4CD2即可.
证明:由D是AC的中点,得AC=2CD,AC2=4CD2.
在Rt△ABC中,
∵ AB2=AC2+BC2.
∴ AB2=4CD2+BC2.
∴ AB2+3BC2=4CD2+4BC2.
即有AB2+3BC2=4(CD2+BC2).
在Rt△BCD中,
∵ CD2+BC2=BD2,
∴ AB2+3BC2=4BD2.
说明:证明与线段平方有关的问题时,要仔细观察题图,看看是否存在以其中的线段为边的直角三角形. 若存在,就直接应用勾股定理,将线段的平方转化,然后逐步探索解答问题的途径;若不存在,就应构造出以其中的线段为边的直角三角形,再应用勾股定理.
例3 如图,△ABC中,AB=AC,D是BC延长线上的一点,求证:AD2-AB2=BD·CD.
分析:为了得到AD2和AB2,需构造以AD为边和以AB为边的直角三角形,应用勾股定理找数量关系,将问题转化.
证明:过A作AE⊥BC于E.
在Rt△ADE和Rt△ABE中,
∵ AD2=DE2+AE2,AB2=BE2+AE2,
∴ AD2-AB2=DE2-BE2.
∵ DE2-BE2=(DE+BE)(DE-BE),
∴ AD2-AB2=BD(DE-BE).
∵ AB=AC,AE⊥BC于E,
∴ BE=CE,DE-BE=DE-CE=CD,
∴ AD2-AB2=BD·CD.
说明:与线段平方有关的证明问题,离不开应用勾股定理. 当题图中不存在直角三角形时,必须先构造出以其中的线段为边的直角三角形.
三、实际问题
例4 如图,一架2.5米长的梯子AB,斜靠在一竖直的墙AC上,这时,梯足B到墙底端C的距离为0.7米. 如果梯子的顶端沿墙下滑0.4米,那么梯足B将外移多少米?
分析:要求梯足B将外移多少米,即要求BE的长. 由于BE=EC-BC,而BC=0.7米,那么只需求EC的长. 又,EC是直角△DCE的一条直角边,DE=AB=2.5米,根据勾股定理,应先求出DC的长.
解:在△ABC中,
∵ ∠ACB=90°,
∴ AC2+BC2=AB2.
∵ BC=0.7,AB=2.5,
∴ AC2+0?郾72=2?郾52,AC=2.4.
在△CDE中,
∵ ∠DCE=90°,
∴ DC2+EC2=DE2.
∵ DC=AC-AD=2,DE=AB=2.5,
∴ 22+EC2=2?郾52,EC=1.5. ∴ BE=EC-BC=0.8.
∴ 梯足B将外移0.8米.
说明:梯子和竖直的墙与地面组成的三角形是直角三角形,那么图中有两个直角三角形,即Rt△ABC和Rt△CDE,且这两个直角三角形的斜边长都等于梯子的长.
一、计算问题
例1 如图,已知AB⊥CD,△ABD、△BCE都是等腰直角三角形,CD=8,BE=3,则AC的长为().
A. 8 B. 5 C. 3 D. ■
分析:AC是直角△ABC的斜边,要求其长,应先确定BC和AB的长.
解:在△ACD中,
∵ △ABD、△BCE都是等腰直角三角形,
∴ AB=DB,BC=BE.
∵ BE=3,CD=8,
∴ BC=3,DB=5,AB=5.
∵ ∠ABC=90°,
∴ AB2+BC2=AC2.
∴ AC=■=■,应选D.
说明:一条线段如果是某个直角三角形的边,要求其长,常常先确定该直角三角形其他两边的长,然后应用勾股定理来解答.
二、证明问题
例2 如图,△ABC中,∠C=90°,D是AC的中点,求证:AB2+3BC2=4BD2.
分析:依题意,△ABC、△DBC都是直角三角形,得AB2=AC2+BC2,BD2=CD2+BC2.要证明 AB2+3BC2=4BD2,只要证明(AC2+BC2)+3BC2=4(CD2+BC2).这只要证明AC2=4CD2即可.
证明:由D是AC的中点,得AC=2CD,AC2=4CD2.
在Rt△ABC中,
∵ AB2=AC2+BC2.
∴ AB2=4CD2+BC2.
∴ AB2+3BC2=4CD2+4BC2.
即有AB2+3BC2=4(CD2+BC2).
在Rt△BCD中,
∵ CD2+BC2=BD2,
∴ AB2+3BC2=4BD2.
说明:证明与线段平方有关的问题时,要仔细观察题图,看看是否存在以其中的线段为边的直角三角形. 若存在,就直接应用勾股定理,将线段的平方转化,然后逐步探索解答问题的途径;若不存在,就应构造出以其中的线段为边的直角三角形,再应用勾股定理.
例3 如图,△ABC中,AB=AC,D是BC延长线上的一点,求证:AD2-AB2=BD·CD.
分析:为了得到AD2和AB2,需构造以AD为边和以AB为边的直角三角形,应用勾股定理找数量关系,将问题转化.
证明:过A作AE⊥BC于E.
在Rt△ADE和Rt△ABE中,
∵ AD2=DE2+AE2,AB2=BE2+AE2,
∴ AD2-AB2=DE2-BE2.
∵ DE2-BE2=(DE+BE)(DE-BE),
∴ AD2-AB2=BD(DE-BE).
∵ AB=AC,AE⊥BC于E,
∴ BE=CE,DE-BE=DE-CE=CD,
∴ AD2-AB2=BD·CD.
说明:与线段平方有关的证明问题,离不开应用勾股定理. 当题图中不存在直角三角形时,必须先构造出以其中的线段为边的直角三角形.
三、实际问题
例4 如图,一架2.5米长的梯子AB,斜靠在一竖直的墙AC上,这时,梯足B到墙底端C的距离为0.7米. 如果梯子的顶端沿墙下滑0.4米,那么梯足B将外移多少米?
分析:要求梯足B将外移多少米,即要求BE的长. 由于BE=EC-BC,而BC=0.7米,那么只需求EC的长. 又,EC是直角△DCE的一条直角边,DE=AB=2.5米,根据勾股定理,应先求出DC的长.
解:在△ABC中,
∵ ∠ACB=90°,
∴ AC2+BC2=AB2.
∵ BC=0.7,AB=2.5,
∴ AC2+0?郾72=2?郾52,AC=2.4.
在△CDE中,
∵ ∠DCE=90°,
∴ DC2+EC2=DE2.
∵ DC=AC-AD=2,DE=AB=2.5,
∴ 22+EC2=2?郾52,EC=1.5. ∴ BE=EC-BC=0.8.
∴ 梯足B将外移0.8米.
说明:梯子和竖直的墙与地面组成的三角形是直角三角形,那么图中有两个直角三角形,即Rt△ABC和Rt△CDE,且这两个直角三角形的斜边长都等于梯子的长.