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勾股定理是人类最早发现、最基本的、应用最广泛的一个定理,是用代数思想解决几何问题最重要的工具之一,也是数形结合的纽带之一。古代科学家、哲学家毕达哥拉斯和他的学派证明了勾股定理,为纪念毕达哥拉斯学派,1955年希腊根据勾股定理设计并发行了一枚纪念邮票。勾股定理是每年中考命题的必选内容,命题形式千变万化。现举几例,供同学们赏析。
一、几何问题
例1 如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°。
(1)若BC=12,AC=9,求AB的长;
(2)若AC AB=8,BC=4,求AC、AB的长;
(3)在(2)的条件下AD=13, BD=12 ,求四边形ACBD的面积。
【解析】(1)在Rt△ABC中,利用勾股定理直接求出AB=15;
(2)根据条件设AC=x,则AB=8-x,利用勾股定理列方程42 x2=(8-x)2,解得x=3,故AC=3,AB=5;
(3)由勾股定理的逆定理可知,△ABD是直角三角形,分别算出两直角三角形的面积,从而得四边形ACED的面积为36。
【小结】直角三角形中利用勾股定理,已知任两边就能求第三边,已知一边和另两边的关系也能求出各边长。
二、航海问题
例2 已知如图2,一轮船以12海里/时的速度从港口A出发向东北方向航行,另一轮船以9海里/时的速度同时从港口A出发向东南方向航行,离开港口1小时后,则两船相距()。
A.25海里 B.20海里
C.10海里 D.15海里
【解析】根据s=vt,算出AB=12,AC=9,连接BC,根据勾股定理求出BC。故选D。
【思考】离开港口3h后,两船相距多少海里?(提示:三边同时扩大3倍。)
【小结】本题涉及方位角,同学们要能把实际问题中的角度转化到图形中,利用勾股定理求解。
三、“最短”问题
例3 如图3,学校有一块长方形花园,有极少数人为了避开拐角而走“捷径”,在花园内走出了一条“路”。他们仅仅少走了_________步路(假设2步为1m),却踩伤了花草。
【解析】应走7米路,实际走了5米(由勾股定理得),少走了2米,故仅仅少走了4步。
例4 编制一个底面周长为a、高为b的圆柱形花架,需用沿圆柱侧面绕织一周的竹条若干根,如图4中的A1C2B1,A2C1B2,则每一根这样的竹条的长度最少是_____。
【解析】在求解几何体表面两点间最短距离的问题时,通常是将几何体表面雇开,然后求展开图中两点之间的距离,但在展开过程中一定要弄清所要求的是哪两点之间的距离,以及这两点在展开图中相应的位置。
由于竹条需要沿圆柱侧面绕织一周,所以可以把圆柱侧面沿棱A1B1展开,得到一个长和宽分别为a和b的矩形,如图5所示,对角线A1B’1的长度就是竹条的最短长度。在Rt△A1A’1B’1中,由勾股定理
【小结】求解几何问题时,我们通常将方体图形转化为平面图形。涉及最值问题时,一般依据“两点之间线段最短”构造直角三角形解决。
四、折竹问题
例5 在波平如镜的湖面上,有一朵美丽的红莲,它高出水面1米,一阵大风吹过,红莲被吹至一边,花朵齐及水面,如果知道红莲移动的水平距离为2米,问这里水深多少?
【解析】根据题意,画出图形,如图6。
设水深BC为x米,BD=AB=x 1,依据勾股定理列方程,22 x2=(x 1)2,解得x=1.5。故水深为1.5米。
【小结】首先要读懂题意,画出相应图形,将实际问题转化成数学模型,然后根据勾股定理建立方程,从而解决问题。
五、折叠问题
1.三角形中的折叠。
例6 如图7,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=1,BC=3,折叠△ABC使点B与点A重合,连接AD,求AD的长。
【解析】设AD=x,由折叠可知:AD=BD=x,则CD=3-x,在Rt△ACD中,由勾股定理得,12 (3-x)2=x2,解得x=5/3·故AD=5/3。
2.四边形中的折叠。
例7 如图8,折叠长方形ABCD的一边,使点D落在BC边上的点F处,若AB=8,AD=10。求EC的长。
【解析】根据折叠的性质及勾股定理,先求出BF=6,设EC=x,在Rt△CEF中根据勾股定理列方程,求出EC=3。
例8 如图9,在矩形ABCD中,E是AD上一点,PQ垂直平分BE,分别交AD,BE、BC于点P、O、Q,连接BP、EQ。
(1)求证:四边形BPEQ是菱形;
(2)若AB=6,F为AB的中点,OF OB=9,求PQ的长。
【解析】(l)根据线段垂直平分线的性质证明QB=QE;由“ASA”证明△BOQ≌△EOP,得出PE=QB,证出四边形BPEQ是平行四边形;最后根據菱形的判定即可得出结论。(2)由题意可知OF是△ABE的中位线,则AE=2OF,又BE=2OB,∴AE BE=2(OF OB)=18,依据勾股定理建立方程,先求PE,再根据菱形面积的两种求法就能得到PQ=7.5。(注:也可以根据勾股定理先求出PO,再求出PQ。)
(作者单位:江苏省常州市金坛区段玉裁中学)
一、几何问题
例1 如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°。
(1)若BC=12,AC=9,求AB的长;
(2)若AC AB=8,BC=4,求AC、AB的长;
(3)在(2)的条件下AD=13, BD=12 ,求四边形ACBD的面积。
【解析】(1)在Rt△ABC中,利用勾股定理直接求出AB=15;
(2)根据条件设AC=x,则AB=8-x,利用勾股定理列方程42 x2=(8-x)2,解得x=3,故AC=3,AB=5;
(3)由勾股定理的逆定理可知,△ABD是直角三角形,分别算出两直角三角形的面积,从而得四边形ACED的面积为36。
【小结】直角三角形中利用勾股定理,已知任两边就能求第三边,已知一边和另两边的关系也能求出各边长。
二、航海问题
例2 已知如图2,一轮船以12海里/时的速度从港口A出发向东北方向航行,另一轮船以9海里/时的速度同时从港口A出发向东南方向航行,离开港口1小时后,则两船相距()。
A.25海里 B.20海里
C.10海里 D.15海里
【解析】根据s=vt,算出AB=12,AC=9,连接BC,根据勾股定理求出BC。故选D。
【思考】离开港口3h后,两船相距多少海里?(提示:三边同时扩大3倍。)
【小结】本题涉及方位角,同学们要能把实际问题中的角度转化到图形中,利用勾股定理求解。
三、“最短”问题
例3 如图3,学校有一块长方形花园,有极少数人为了避开拐角而走“捷径”,在花园内走出了一条“路”。他们仅仅少走了_________步路(假设2步为1m),却踩伤了花草。
【解析】应走7米路,实际走了5米(由勾股定理得),少走了2米,故仅仅少走了4步。
例4 编制一个底面周长为a、高为b的圆柱形花架,需用沿圆柱侧面绕织一周的竹条若干根,如图4中的A1C2B1,A2C1B2,则每一根这样的竹条的长度最少是_____。
【解析】在求解几何体表面两点间最短距离的问题时,通常是将几何体表面雇开,然后求展开图中两点之间的距离,但在展开过程中一定要弄清所要求的是哪两点之间的距离,以及这两点在展开图中相应的位置。
由于竹条需要沿圆柱侧面绕织一周,所以可以把圆柱侧面沿棱A1B1展开,得到一个长和宽分别为a和b的矩形,如图5所示,对角线A1B’1的长度就是竹条的最短长度。在Rt△A1A’1B’1中,由勾股定理
【小结】求解几何问题时,我们通常将方体图形转化为平面图形。涉及最值问题时,一般依据“两点之间线段最短”构造直角三角形解决。
四、折竹问题
例5 在波平如镜的湖面上,有一朵美丽的红莲,它高出水面1米,一阵大风吹过,红莲被吹至一边,花朵齐及水面,如果知道红莲移动的水平距离为2米,问这里水深多少?
【解析】根据题意,画出图形,如图6。
设水深BC为x米,BD=AB=x 1,依据勾股定理列方程,22 x2=(x 1)2,解得x=1.5。故水深为1.5米。
【小结】首先要读懂题意,画出相应图形,将实际问题转化成数学模型,然后根据勾股定理建立方程,从而解决问题。
五、折叠问题
1.三角形中的折叠。
例6 如图7,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=1,BC=3,折叠△ABC使点B与点A重合,连接AD,求AD的长。
【解析】设AD=x,由折叠可知:AD=BD=x,则CD=3-x,在Rt△ACD中,由勾股定理得,12 (3-x)2=x2,解得x=5/3·故AD=5/3。
2.四边形中的折叠。
例7 如图8,折叠长方形ABCD的一边,使点D落在BC边上的点F处,若AB=8,AD=10。求EC的长。
【解析】根据折叠的性质及勾股定理,先求出BF=6,设EC=x,在Rt△CEF中根据勾股定理列方程,求出EC=3。
例8 如图9,在矩形ABCD中,E是AD上一点,PQ垂直平分BE,分别交AD,BE、BC于点P、O、Q,连接BP、EQ。
(1)求证:四边形BPEQ是菱形;
(2)若AB=6,F为AB的中点,OF OB=9,求PQ的长。
【解析】(l)根据线段垂直平分线的性质证明QB=QE;由“ASA”证明△BOQ≌△EOP,得出PE=QB,证出四边形BPEQ是平行四边形;最后根據菱形的判定即可得出结论。(2)由题意可知OF是△ABE的中位线,则AE=2OF,又BE=2OB,∴AE BE=2(OF OB)=18,依据勾股定理建立方程,先求PE,再根据菱形面积的两种求法就能得到PQ=7.5。(注:也可以根据勾股定理先求出PO,再求出PQ。)
(作者单位:江苏省常州市金坛区段玉裁中学)