17.1.1
勾股定理
[必备]☆知识点
一、勾股定理的概念
1.勾股定理:直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方
2.符号表达:如果直角三角形的两条直角边长分别为
a,b,斜边长为c,那么a2+b2=c2
例:如图,在△ABC中,AB=AC,AD是∠BAC的平分线,已知AB=5,AD=3,则BC的长为(
)
A.5
B.6
C.8
D.10
随堂练习1:
1:在△ABC中,AB=10,AC=2,BC边上的高AD=6,则另一边BC等于(
)
A.10
B.8
C.6或10
D.8或10
2:如图,将两个大小、形状完全相同的△ABC和△A’B’C’拼在一起,其中点A’与点A重合,点C’落在边AB上,连接B’C.若∠ACB=∠AC’B’=90°,AC=BC=3,则B’C的长为(
)
A.
B.6
C.
D
二、勾股定理(毕达哥拉斯定理)的证明
1.毕达哥拉斯定理
在西方,勾股定理被称为毕达哥拉斯定理.
2.著名证明方法:
①赵爽“勾股圆方图”(“赵爽弦图”)
在这个图中,以弦为边长的正方形ABDE是由4个全等的直角
三角形再加上中间的那个小正方形组成的,如果,每个直角三
角形的面积为,中间的小正方形的边长为b-a,则面积为
(b-a)2.
证:∵大正方形的边长为c,∴大正方形的面积为c2,
又∵大正方形的面积=
∴a2+b2=c2
②毕达哥拉斯拼图
证:由图1得大正方形面积=c2+4
由图2得大正方形的面积=
比较两式得:a2+b2=c2
图1
图2
③加菲尔德总统拼图
以a,b为直角边,c为斜边作两个全等的直角三角形,
则每个直角三角形的面积等于.把这两个直角三角形
拼成如图的形状,使A,E,B三点同在一条直线上,则△DEC
是一个等腰直角三角形,它的面积等于.四边形ABCD是一个直角梯形.
证:∵梯形的面积=
又∵梯形由三个直角三角形组成,∴梯形的面积=
∴,整理得:a2+b2=c2
注:证明勾股定理的方法有很多,一般都是借助图形之间的关系实现的.
例:如图,直线l上有三个正方形a,b,c,若a,c的面积分别为5和11,则b的面积为(
)
A.4
B.6
C.16
D.55
随堂练习2:
1:如图,以直角三角形的三边a,b,c为边或直径,分别向外作等边三角形,半圆,等腰直角三角形和正方形,上述四种情况的面积关系满足S1+S2=S3的图形个数是(
)
A.1
B.2
C.3
D.4
2:如图,已知△ABC为直角三角形,分别以直角边AC,BC为直径作半圆AmC和BnC,以AB为直径作半圆ACB,记两个月牙形阴影部分的面积之和为S1,△ABC的面积为S2,则S1与S2的大小关系为(
)
A.S1>S2
B.S1<S2
C.S1=S2
D.不能确定
3:四个全等的直角三角形按如图所示方式围成正方形ABCD,过各较长直角边的中点作垂线,围成面积为S的小正方形EFGH,已知AM为Rt△ABM较长直角边,AM=EF,则正方形ABCD的面积为(
)
A.12S
B.10S
C.9S
D.8S
二、勾股定理的应用
1.勾股定理求距离中的应用:
例:将挂好彩旗的旗杆垂直插在操场上,从旗杆顶部到地面的高度为320cm,在无风的天气里,彩旗自然下垂,如图,求彩旗下垂时最低处离地面的最小高度h(彩旗完全展平时的尺寸如图中的长方形(单位:cm))
2.最短路径问题
例1:如图,一只蚂蚁沿着棱长为2的正方体表面从点A出发,经过3个面爬到点B,如果它运动的路径是最短的,那么最短路径长为_____
例2::如图,在△ABC中,AC=BC,∠ACB=90°,点D在BC上,BD=3,DC=1,点P是AB上的动点,则PC+PD的最小值为(
)
A.4
B.5
C.6
D.7
3.勾股定理折叠问题中的应用:
例:如图,有一张直角三角形纸片,两直角边AC=6cm,BC=8cm,将△ABC折叠,使点B与点A重合,折痕为DE,求CD的长.
4.勾股定理探究边的平方关系:
例1:如图,在△ABC中,∠C=90°,D为AC上的一点,AB2-BD2与AC2-DC2有怎样的关系?并加以证明.
例2:如图,△ABC中,∠C=90°,M为BC的中点,MD⊥AB于点D,求证:AD2=AC2+BD2.
课后练习:
1.如图,一根长18cm的牙刷置于底面直径为5cm、高为12cm的圆柱形水杯中,牙刷露在杯子外面的长度为h
cm,则h的取值范围是_____________.
2.如图,一个圆桶儿,底面直径为16cm,高为18cm,则一只小虫底部点A爬到上底B处,则小虫所爬的最短路径长是(π取3)(
)
A.20cm
B.30cm
C.40cm
D.50cm
3.如图,公路MN和公路PQ在点P处交会,且∠QPN=30°,点A处有一所中学,AP=160m.假设一拖拉机在公路MN上沿PN方向行驶,周围100m以内(包括100m)会收到噪音的影响.
该学校是否会受到噪音的影响?请说明理由.
若受影响,已知拖拉机的速度为18km/h,则学校受到影响的时候有多长?
4.在波平如镜的湖面上,有一朵盛开的美丽的红莲,它高出水面3尺,突然一阵大风吹过,红莲被吹至一遍,花朵刚好齐及水面,如果知道红莲移动的水平距离为6尺,请问水深多少?
5.小明想知道学校旗杆的高度,他把绳子一端挂在旗杆顶端,发现绳子垂到地面时还余1m;当他把绳子下端拉开5m后,绳子下端刚好接触地面,如图,你能帮他求出旗杆的高度吗?
6.如图,在△ABC中,AB=AC=13,BC=10,AD平分∠CAB,N点是AB上的一定点,M是AD上一动点,要使MB+MN最小,请找点M的位置,并求出MB+MN最小值.
7.如图,折叠长方形ABCD的一边AD,使点D落在BC边上的点F处,若AB=8cm,BC=10cm,求EC的长.
8.在长方形纸片ABCD中,AD=4cm,AB=10cm,按如图所示的方式折叠,使点B与D重合,折痕为EF,求DE的长.
9.如图,OABC是一张放在平面直角坐标系中的长方形纸片,O为原点,点A在x轴的正半轴上,点C在y轴的正半轴上,OA=10,OC=8,在OC边上取一点D,将纸片沿AD翻折,使点O落在BC边上的点E处,求D、E两点的坐标.
10:如图,在△ABC中,CE平分∠ACB,
CF平分∠ACD,且EF∥BC交AC于M,若CM=3.5,则CE2+CF2
的值为________.
11.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,点D,E,F分别为AB,AC,BC的中点,且DE⊥DF.
求证:AE2+BF2=EF2
12.在△ABC中,∠A=90°,DE为BC的垂直平分线,DE交BC于点D,交AB于点E.求证:
13.如图是一块地的平面图,其中AD=4m,CD=3m,AB=13m,BC=12m,∠ADC=90°,求这块地的面积.
14.如图,在四边形ABCD中,AB=2,CD=1,∠A=60°,∠B=∠D=90°,求四边形ABCD的面积.
答案:
一、勾股定理的概念
例:C
随堂练习1:
1.C
2.解:∵∠ACB=∠AC′B′=90°,AC=BC=3,
∴AB==,∠CAB=45°,
∵△ABC和△A′B′C′大小、形状完全相同,
∴∠C′AB′=∠CAB=45°,AB′=AB=,
∴∠CAB′=90°,
∴B′C==,
故选:A.
二、勾股定理的证明
例:C
随堂练习2:
1.D
2.C
3.?解:设AM=2a.BM=b.则正方形ABCD的面积=4a2+b2
由题意可知EF=(2a-b)-2(a-b)=2a-b-2a+2b=b,
∵AM=EF,
∴2a=b,
∴a=b,
∵正方形EFGH的面积为S,
∴b2=S,
∴正方形ABCD的面积=4a2+b2=9b2=9S,
故选C.
二、勾股定理的应用
1.勾股定理求距离中的应用
例:解:∵AC=120cm,BC=90cm,
∴AB=1202+902=150(cm),
∴EM=150cm,
∴h=EF-EM=320-150=170(cm).
2.最短路径问题
例1:答案:
例2:解:过点C作CO⊥AB于O,延长CO到C′,使OC′=OC,连接DC′,交AB于P,连接CP.
此时DP+CP=DP+PC′=DC′的值最小.
∵BD=3,DC=1
∴BC=4,
∴BD=3,
连接BC′,由对称性可知∠C′BA=∠CBA=45°,
∴∠CBC′=90°,
∴BC′⊥BC,∠BCC′=∠BC′C=45°,
∴BC=BC′=4,
根据勾股定理可得DC′=.
故选B.
3.勾股定理折叠问题中的应用
例:解:由题意得DB=AD;
设CD=xcm,则
AD=DB=(8-x)cm,
∵∠C=90°,∴在Rt△ACD中,
根据勾股定理得:AD2-CD2=AC2,即(8-x)2-x2=36,
解得x=;即CD=cm.
4.勾股定理探究边的平方关系
例1:解:根据勾股定理
AB?=AC?+BC?
BD?=BC?+CD?
∴AB?-BD?=(AC?+BC?
)-(BC?+CD?)=
AC?-CD?
所以是相等的关系
例2:证明:连接MA,
∵MD⊥AB,∠C=90°,
∴AD2=AM2-MD2,BM2=BD2+MD2,
∵∠C=90°,
∴AM2=AC2+CM2
∵M为BC中点,
∴BM=MC.
∴AD2=AC2+BD2.
课后练习:
1.答案:5cm≤h≤6cm.
2.B
3.解:(1)过点A作AB⊥MN于B,
∵∠QPN=30°,AP=160m,
∴AB=
AP=
×160=80(m),
∵80<100,
∴该所中学会受到噪声影响;
(2)以A为圆心,100m为半径作圆,交MN于点C与D,
则AC=AD=100m,
在Rt△ABC中,BC==60(m),
∵AC=AD,AB⊥MN,
∴BD=BC=60m,
∴CD=BC+BD=120m,
∵18km/h=5m/s,
∴学校受影响的时间为:120÷5=24(秒).
4.解:本题关键是能将红莲移动后的图画出,红莲被吹至一边,
花朵刚好齐及水面即AC为红莲的长.
Rt△ABC中,AB=h,AC=h+3,BC=6,
由勾股定理得:AC2
=AB2
+BC2
,即(h+3)2
=h2
+62
,
∴h2
+6h+9=h2
+36,
6h=27,
解得:h=4.5.
答:水深4.5尺.
5.解:设旗杆的高是x
m,则绳子长为(x+1)m。
因为把绳子下端拉开后,地面、旗杆和被拉开的绳子形成了一个直角三角形
由勾股定理(两直角边的平方和等于斜边的平方)得
x2+52=(x+1)2
解得x=12
所以旗杆的高为12m
6.
解:
7.解:根据折叠方式可得:△AED≌△AEF,
∴AF=AD=BC=10cm,DE=EF,
设EC=x
cm,则DE=(8-x)cm.
∴EF=(8-x)cm,
在Rt△ABF中,BF=AF2-AB2=6cm,
∴FC=BC-BF=4cm.
在Rt△CEF中,由勾股定理得:CE2+FC2=EF2,
即:x2+42=(8-x)2,
解得x=3.
∴EC的长为3cm.
8.解:设DE=xcm,则BE=DE=x,AE=AB-BE=10-x,
在Rt△ADE中,DE2=AE2+AD2,即x2=(10-x)2+16.
解得:x=[29/5]=5.8(cm)
9.解:依题意可知,折痕AD是四边形OAED的对称轴,
∴在Rt△ABE中,AE=AO=10,AB=8,BE=AE2?AB2=102?82=6,
∴CE=4,
∴E(4,8).
在Rt△DCE中,DC2+CE2=DE2,
又∵DE=OD,
∴(8-OD)2+42=OD2,
∴OD=5,
∴D(0,5),
综上D点坐标为(0,5)、E点坐标为(4,8).
10.解:∵CE平分∠ACB,CF平分∠ACD,
∴∠ACE=∠ACB,∠ACF=∠ACD,
即∠ECF=(∠ACB+∠ACD)=90°,
又∵EF∥BC,CE平分∠ACB,CF平分∠ACD,
∴∠ECB=∠MEC=∠ECM,∠DCF=∠CFM=∠MCF,
∴CM=EM=MF=5,
∴EF=7,
由勾股定理得:CE2+CF2=EF2=49.
11.证明:延长FD,取点G,使DG=FD,连接EG
∵D是AB的中点
∴AD=BD
∵DG=FD,∠ADG=∠BDF
∴△ADG全等于△BDF
∴AG=BF,∠DAG=∠B
∵∠C=90
∴∠CAB+∠B=90
∴∠CAB+∠DAG=90
∴∠EAG=90
∴EG?=AE?+AG?
∴EG?=AE?+BF?
∵DE⊥DF,DF=DG
∴ED垂直平分GF
∴EF=EG
∴EF?=AE?+BF?
12.证明:连接EC
因为DE为BC的垂直平分线
所以BE=EC
在三角形AEC中有AE2+AC2=EC2
因为BE=EC
所以BE2=AE2+AC2
得证
13.解:如图,连接AC,
∵AD=4,CD=3,∠ADC=90°,
∴AC=32+42=5,
∴S△ACD=6,
在△ABC中,∵AC=5,BC=12,AB=13,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC为直角三角形,且∠ACB=90°,
∴Rt△ABC的面积=30,
∴四边形ABCD的面积=30-6=24.
14.解:分别延长AD,BC交于点E,
由题意知,∠DCE=∠A=60°,
∴∠E=30°,
∴tan∠E=tan30°=,
∴DE=CD÷tan30°=1÷=,
?BE=AB÷tan30°=,
四边形ABCD的面积=S△ABE-S△CED=BE?AB-CD?DE=2-=.