Слайд 1Теорема Пифагора
"Заслугой первых греческих математиков, таких как Фалес, Пифагор и
пифагорейцы, является не открытие математики, но ее систематизация и обоснование.
В их руках вычислительные рецепты, основанные на смутных представлениях, превратились в точную науку."
Слайд 2Содержание
История теоремы
Формулировка теоремы
Доказательства теоремы
Значение теоремы Пифагора
Слайд 3История теоремы
Исторический обзор начнем с древнего Китая. Здесь особое внимание привлекает математическая
книга Чупей. В этом сочинении так говорится о пифагоровом треугольнике
со сторонами 3, 4 и 5:
"Если прямой угол разложить на составные части, то линия, соединяющая концы его сторон, будет 5, когда основание есть 3, а высота 4".
В этой же книге предложен рисунок, который совпадает с одним из чертежей индусской геометрии Басхары.
Слайд 4 Кантор (крупнейший немецкий историк
математики) считает, что равенство
3 ² + 4 ² = 5²
было известно
уже египтянам еще около 2300 г.
до н. э., во времена царя Аменемхета I (согласно
папирусу 6619 Берлинского музея).
По мнению Кантора гарпедонапты, или
"натягиватели веревок", строили прямые углы
при помощи прямоугольных треугольников со
сторонами 3, 4 и 5.
Слайд 5 Очень легко можно воспроизвести их способ
построения. Возьмем веревку длиною в 12 м. и привяжем к
ней по цветной полоске на расстоянии 3м. от одного конца и 4 метра от другого . Прямой угол окажется заключенным между сторонами длиной в 3 и 4 метра. Гарпедонаптам можно было бы возразить, что их способ построения становиться излишним, если воспользоваться, например, деревянным угольником, применяемым всеми плотниками. И действительно, известны египетские рисунки, на которых встречается такой инструмент, например рисунки, изображающие столярную мастерскую.
Слайд 6Несколько больше известно о теореме Пифагора у вавилонян. В одном тексте,
относимом ко времени Хаммураби, т. е. к 2000 г. до
н. э., приводится приближенное вычисление гипотенузы прямоугольного треугольника. Отсюда можно сделать вывод, что в Двуречье умели производить вычисления с прямоугольными треугольниками, по крайней мере в некоторых случаях. Основываясь, с одной стороны, на сегодняшнем уровне знаний о египетской и вавилонской математике, а с другой-на критическом изучении греческих источников,Ван-дер-Варден (голландский математик) сделал следующий вывод:
Слайд 7Формулировка
теоремы
« Доказать, что квадрат, построенный на гипотенузе прямоугольного треугольника,
равновелик сумме квадратов, построенных на катетах»
« Площадь квадрата, построенного
на гипотенузе прямоугольного треугольника, равна сумме площадей квадратов, построенных на его катетах».
Во времена Пифагора теорема звучала так:
или
Слайд 8Современная формулировка
« В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов
катетов».
Слайд 9Доказательства теоремы
Существует около 500 различных доказательств этой теоремы
(геометрических, алгебраических, механических и т.д.).
Слайд 10Самое простое доказательство
Рассмотрим квадрат, показанный на рисунке.
Сторона квадрата равна a
+ c.
c
a
Слайд 11
В одном случае (слева) квадрат разбит на квадрат
со стороной b и четыре прямоугольных треугольника с катетами a
и c.
a
c
a
c
В другом случае (справа) квадрат разбит на два квадрата со сторонами a и c и четыре прямоугольных треугольника с катетами a и c.
a
c
Таким образом, получаем, что площадь квадрата со стороной b равна сумме площадей квадратов со сторонами a и c.
Слайд 12Доказательство Евклида
Дано:
ABC-прямоугольный треугольник
Доказать:
SABDE=SACFG+SBCHI
Слайд 13Доказательство:
Пусть ABDE-квадрат, построенный на гипотенузе прямоугольного треугольника ABC, а
ACFG и BCHI-квадраты, построенные на его катетах. Опустим из вершины
C прямого угла перпендикуляр CP на гипотенузу и продолжим его до пересечения со стороной DE квадрата ABDE в точке Q; соединим точки C и E, B и G.
Слайд 14Очевидно, что углы CAE=GAB(=A+90°); отсюда следует, что треугольники ACE и
AGB(закрашенные на рисунке) равны между собой (по двум сторонам и
углу, заключённому между ними). Сравним далее треугольник ACE и прямоугольник PQEA; они имеют общее основание AE и высоту AP, опущенную на это основание, следовательно
SPQEA=2SACE
Точно так же квадрат FCAG и треугольник BAG имеют общее основание GA и высоту AC; значит, SFCAG=2SGAB
Отсюда и из равенства треугольников ACE и GBA вытекает равновеликость прямоугольника QPBD и квадрата CFGA; аналогично доказывается и равновеликость прямоугольника QPAE и квадрата CHIB. А отсюда, следует, что квадрат ABDE равновелик сумме квадратов ACFG и BCHI, т.е. теорема Пифагора.
Слайд 15Алгебраическое доказательство
Дано: ABC-прямоугольный треугольник
Доказать: AB2=AC2+BC2
Доказательство:
1) Проведем высоту CD из вершины прямого
угла С.
2) По определению косинуса угла соsА=AD/AC=AC/AB, отсюда следует
AB*AD=AC2.
3) Аналогично соsВ=BD/BC=BC/AB,
значит
AB*BD=BC2.
4) Сложив полученные равенства почленно, получим:
AC2+BC2=АВ*(AD + DB)
AB2=AC2+BC2. Что и требовалось доказать.
Слайд 16Геометрическое доказательство
Дано: ABC-прямоугольный треугольник
Доказать: BC2=AB2+AC2
Доказательство:
1) Построим отрезок CD равный отрезку
AB на продолжении катета AC прямоугольного треугольника ABC. Затем опустим
перпендикуляр ED к отрезку AD, равный отрезку AC, соединим точки B и E.
2) Площадь фигуры ABED можно найти, если рассматривать её как сумму площадей трёх треугольников:
SABED=2*AB*AC/2+BC2/2
3) Фигура ABED является трапецией, значит, её площадь равна:
SABED= (DE+AB)*AD/2.
4) Если приравнять левые части найденных выражений, то получим:
AB*AC+BC2/2=(DE+AB)(CD+AC)/2
AB*AC+BC2/2= (AC+AB)2/2
AB*AC+BC2/2= AC2/2+AB2/2+AB*AC
BC2=AB2+AC2.
Это доказательство было опубликовано в 1882 году Гэрфилдом.
Слайд 17 Значение теоремы Пифагора
Теорема Пифагора- это одна из самых важных
теорем геометрии. Значение её состоит в том, что из неё
или с её помощью можно вывести большинство теорем геометрии.
Слайд 18В средние века теорема Пифагора, magister matheseos, определяла границу если не
наибольших возможных, то по крайней мере хороших математических знаний. Характерный
чертёж теоремы Пифагора, который ныне иногда превращается школьниками, например, в облаченного в мантию профессора (рис. 7, 8) или в человечка в цилиндре (рис. 9) и т.п., в те времена всеобщей страсти к символам нередко употреблялся как символ математики. Столь же часто мы встречаемся с «Пифагором» в средневековой живописи, мозаике, геральдике.