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12岁的爱因斯坦,是怎么证明勾股定理的?

勾三

股四

今天艳阳天那个风光好呀,超模君带着8岁表妹,出gai晒太阳。

聪明的表妹一见超模君,马上就发现了亮点:“表哥,你这衣服上写得是啥字儿啊?”

超模君低头一瞧,说:“哦,这写的呀,是勾股定理呢。”

表妹挠了挠头:“咕咕定理?” 

超模君只好解释:“不不,是勾——股定理!一个数学定理。”

 一听到“数学”俩字,表妹马上两眼发光:“数学?好呀!”

接着一蹦跶,挂在超模君腿上要我给她讲勾股。

我说行行行,老妹你松手先。

这勾股定理呐,还得从三千多年前说起呢......

《周髀算经》

话说在西周的时候,有一位叫商高的数学家。

这商高的智商确实高,有一天,他和周公出gai时聊到了一个定理。

定理大概的意思就是:直角三角形两条直角边的平方,加起来等于斜边的平方。


后来呢,有人管那条短的直角边叫“勾”,长的叫“股”,斜边则叫作“弦”,所以这个定理就被叫作“勾股定理”

“呐,懂了没?” 讲完故事,超模君问了表妹一句。

但没想到表妹一脸李安式迷惑:

表妹一蹦跶,又问:“为啥那两条直角边的平方,加起来会等于斜边的平方呢?”

超模君只好再做解释:“老妹你先松手,然后拾个棍子来,哥在地上给你比划比划吧。

五分钟后,超模君蹲在地上,对着表妹说:“呐,老妹你看好咯。”

“你先这样,画出来一个大正方形。这个大正方形的里面,有个小正方形和4个直角三角形:

图源@李永乐老师

直角三角形的两条直角边分别为a和b,斜边为c。

大正方形的边长就是直角三角形的斜边c,所以它的面积就是:

而大正方形刚好是由小正方形加4个直角三角形组成,也就是说,它们的面积是相等的。

所以咱们又可以列出一道等式:

OK,现在咱们再联立一下这俩等式,看看能得出......”

“我知道!” 

没等超模君动手,表妹就抢过棍子,在地上演算了起来。

超模君一看表妹算出来的答案:

完美!这就是勾股定理的完美证明!

超模君欣慰地拍拍表妹的头:“真是盖了帽了我的老表妹!看来你已经理解勾股定理了。” 

夸完了表妹,超模君又说:“老妹啊,现在你已经比爱因斯坦还牛逼了

当年他证明勾股定理的时候,已经12岁了......不过,他用的方法你估计看不懂

表妹听完不蹦跶了,只是嘟嘴说了句:“我不信!”

于是超模君只能蹲下,继续给她比划。

首先,爱因斯坦从直角顶点向直角三角形斜边做了一条垂线:

图源@李永乐老师

把三角形分成了两个小部分橘红色部分1和绿色部分2,然后再将原来的三角形标记为3。

接着,爱因斯坦将1、2、3三个三角形排成一排,然后以它们的斜边为边,做出三个正方形:

图源@李永乐老师

这三个正方形的边长就分别是a、b、c,面积就分别为a2、b2、c2

这三个图形的形状一模一样,只是大小不同,在数学上,我们管这叫作“相似”。换句话说,在这三个图形里面,三角形部分和正方形部分的面积比都是一致的。

我们设这个比值为m,1、2、3这三个三角形的面积就分别是ma2、mb2、mc2

我们知道,三角形1的面积+三角形2的面积=三角形3(整个三角形)的面积

图源@李永乐老师

所以我们可以得出:

m约去,就是:

你就说,神不神!

“太神了!”表妹看完直接喊了出来,“表哥,没想到你这衣服的图案这么神呐!”

超模君摸摸表妹的头,说:“那必须的!”

接着表妹又问:“表哥,那勾股定理还有其它证明方法吗?”

“哇,那可海了去了。勾股定理可是数学定理中证明方法最多的定理之一,目前大概有400种证明方法!

更重要的是,勾股定理不仅仅是一个普通的几何定理,它还是数形结合的纽带之一,是人们认识宇宙中形的规律的自然起点。

点击图片,探索勾股

勾股定理的出现,推动了人类对数学几何更深层次的探索

对人类数学史而言,勾股定理就是普罗米修斯的火种,T恤上的它不只是一个图案,更是数学的烙印

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