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        探究神奇的勾股定理

        2022-05-30 10:48:04萬(wàn)廣磊
        初中生世界·八年級(jí) 2022年11期
        關(guān)鍵詞:路程勾股定理圓柱

        萬(wàn)廣磊

        勾股定理是幾何學(xué)中一顆璀璨奪目的明珠,被稱為“幾何學(xué)的基石”,在生活中有著極其廣泛的應(yīng)用,在中考試題中也大放異彩。在本章,我們將一起探究神奇的勾股定理。

        一、總結(jié)和歸納本章內(nèi)容的結(jié)構(gòu)之美

        在本章的學(xué)習(xí)中,同學(xué)們可以類比軸對(duì)稱研究勾股定理:從生活中提煉直角三角形模型→通過(guò)畫(huà)圖歸納與驗(yàn)證勾股定理→通過(guò)圖形變換理解勾股定理的判定方法→回歸生活,運(yùn)用勾股定理解決問(wèn)題。具體說(shuō)來(lái),我們將建立如圖1所示的知識(shí)結(jié)構(gòu),這也體現(xiàn)了學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)美。

        二、感受和體會(huì)中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之美

        中國(guó)是發(fā)現(xiàn)和研究“勾股定理”最早的國(guó)家之一。最早在約公元前1120年,商高就發(fā)現(xiàn)了勾股定理,因此,勾股定理在中國(guó)又被稱為“商高定理”。三國(guó)時(shí)代的蔣銘祖在《蔣銘祖算經(jīng)》中對(duì)勾股定理作出了詳細(xì)注釋,并給出了另外一種證明方法。后來(lái)趙爽創(chuàng)制了“勾股圓方圖”,劉徽用“青朱出入圖”進(jìn)行了證明,梅文鼎在《勾股舉隅》中給出了勾股定理的證明方法,華蘅芳在少年時(shí)就給出了22種證明方法,羅士琳也有探究勾股數(shù)的4種方法,他們都有自己獨(dú)到的創(chuàng)新之處。

        三、探索和歸納經(jīng)典問(wèn)題中的思維之美

        在證明勾股定理的方法中,許多都運(yùn)用了數(shù)形結(jié)合的思想和“算兩次”的思想(也稱“富比尼原理”);在證明勾股定理的逆定理時(shí),數(shù)學(xué)家們則運(yùn)用“構(gòu)造法”“同一法”進(jìn)行證明。

        在應(yīng)用勾股定理解決問(wèn)題時(shí),我們會(huì)經(jīng)常用到方程思想。在已知一條直角邊或者斜邊的情況下求動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題,我們要設(shè)未知數(shù)表示出另外兩條邊;在同高或共邊的兩個(gè)直角三角形中,我們要用到“算兩次”的方法,設(shè)未知數(shù)構(gòu)建方程求解。

        例1 如圖2,在△ABC中,已知AB=13,BC=14,AC=15,求△ABC的面積。

        【分析】如圖3,過(guò)點(diǎn)A作AH⊥BC于點(diǎn)H。設(shè)BH=x,我們可以根據(jù)勾股定理構(gòu)建方程。因?yàn)锳H2=AB2-BH2=AC2-CH2,所以132-x2=152-(14-x)2,解得x=5,即BH=5,AH=12。所以S△ABC=[12]·BC·AH=[12]×14×12=84。

        在解決立體圖形問(wèn)題時(shí),我們通常用到轉(zhuǎn)化與化歸的思想,將立體圖形的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面圖形的問(wèn)題。

        例2 如圖4,圓柱的高為5厘米,底面半徑為4厘米,在圓柱底面A點(diǎn)有一只螞蟻,它想吃到與A點(diǎn)相對(duì)的B點(diǎn)處的食物,需要爬行的最短路程是多少呢?(π值取3)

        【分析】圖5是圓柱的平面展開(kāi)圖。連接AB,AB的長(zhǎng)就是爬行的最短路程。因?yàn)閳A柱的高BC為5厘米,底面半徑為4厘米,所以AC=12厘米。根據(jù)勾股定理,可得AB=13厘米,所以螞蟻爬行的最短路程是13厘米。

        (作者單位:江蘇省南京市鼓樓實(shí)驗(yàn)中學(xué))

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