勾股数就是可以构成一个直角三角形三边的一组正整数。勾股定理:直角三角形两条直角边a、b的平方和等于斜边c的平方(a²+b²=c²) 。
勾股定理在西方被称为Pythagoras定理,它以公元前6世纪希腊哲学家和数学家的名字命名。可以有理由认为他是数学中最重要的基本定理之一,因为他的推论和推广有着广泛的引用。
虽然这样称呼,他也是古代文明中最古老的定理之一,实际上比Pythagoras早一千多年的古巴比伦人就已经发现了这一定理,在Plimpton 322泥板上的数表提供了这方面的证据,这块泥板的年代大约是在公元前1700年。对勾股定理的证明方法,从古至今已有400余种。
勾股数的3条规律:1、凡是可以构成一个直角三角形三边的一组正整数,称之为勾股数。2、在一组勾股数中,当最小边为奇数时,它的平方刚好等于另外两个连续的正整数之和。3、在一组勾股数中,当最小边为偶数时,它的平方刚好等于两个连续整数之和的二倍。
规律一:在勾股数(3,4,5)、(5,12,13)、(7,24,25)(9,40,41)中,我们发现:
由(3,4,5)有:3 2 =9=4+5;
由(5,12,13)有:5 2 =25=12+13;
由(7,24,25)有:7 2 =49=24+25;
由(9,40,41)有:9 2 =81=40+41。
即在一组勾股数中,当最小边为奇数时,它的平方刚好等于另外两个连续的正整数之和。因此,我们把它推广到一般,从而可得出以下公式:
∵(2n+1) 2 =4n 2 +4n+1=(2n 2 +2n)+(2n 2 +2n+1)
∴(2n+1) 2 +(2n 2 +2n) 2 =(2n 2 +2n+1) 2 (n为正整数)
勾股数公式一:(2n+1,2n 2 +2n,2n 2 +2n+1)(n为正整数)。
规律二:在勾股数(6,8,10)、(8,15,17)、(10,24,26)中,我们发现:
由(6,8,10)有:6 2 =36=2×(8+10);
由(8,15,17)有:8 2 =64=2×(15+17);
由(10,24,26)有:10 2 =100=2×(24+26);
即在一组勾股数中,当最小边为偶数时,它的平方刚好等于两个连续整数之和的二倍,推广到一般,从而可得出另一公式:
∵(2n) 2 =4n 2 =2[(n 2 -1)+(n 2 +1)]
∴(2n) 2 +(n 2 -1) 2 =(n 2 +1) 2 (n≥2且n为正整数)
勾股数公式二:(2n,n 2 -1,n 2 +1)(n≥2且n为正整数)。
我们知道,像3,4,5这样,能够成为直角三角形三条边长的三个正整数,称为勾股数勾股数有什么规律,下面就让我们分类探究一下:
1、最短边的长度为奇数,观察下表中的勾股数:
根据上面的表格,我们可以发现以上勾股数具备一定的特征
其中,a=n+(n+1)=2n+1,
b=2n(n+1)=2n2 +2n,
c=2n(n+1)+1=
2n2 +2n+1,
容易验证:
(2n+1)2+(2n2 +2n)2=(2n2 +2n+1)2,
即当最短边的长度为奇数时,勾股数符合上面的规律
2、最短边的长度为偶数时,观察下面表格中的勾股数:
最短边为偶数时,
a=2(n+1)=2n+2,b=n2 +2n,c=
n2 +2n+2,
容易验证:
(2n+2)2+(n2 +2n)2=(n2 +2n+2)2,
即当最短边的长度为偶数时,勾股数符合以上规律
1、勾股定理的由来
勾股定理也叫商高定理,在西方称为毕达哥拉斯定理.我国古代把直角三角形中较短的直角边称为勾,较长的直角边称为股,斜边称为弦.早在三千多年前,周朝数学家商高就提出了“勾三,股四,弦五”形式的勾股定理,后来人们进一步发现并证明了直角三角形的三边关系为:两直角边的平方和等于斜边的平方。
2、勾股定理的适用范围
勾股定理揭示了直角三角形三条边之间所存在的数量关系,它只适用于直角三角形,对于锐角三角形和钝角三角形的三边就不具有这一特征,因而在应用勾股定理时,必须明了所考察的对象是直角三角形。
3、勾股定理的应用
①已知直角三角形的任意两边长,求第三边在
中,
,则,
,
。
②知道直角三角形一边,可得另外两边之间的数量关系。
③可运用勾股定理解决一些实际问题。
所谓勾股数,一般是指能够构成直角三角形三条边的三个正整数(a,b,c)。
即a^2+b^2=c^2,a,b,c∈N
又由于,任何一个勾股数组(a,b,c)内的三个数同时乘以一个整数n得到的新数组(na,nb,nc)仍然是勾股数,所以一般我们想找的是a,b,c互质的勾股数组。
关于这样的数组,比较常用也比较实用的套路有以下两种:
1、当a为大于1的奇数2n+1时,b=2n^2+2n, c=2n^2+2n+1。
实际上就是把a的平方数拆成两个连续自然数,例如:
n=1时(a,b,c)=(3,4,5)
n=2时(a,b,c)=(5,12,13)
n=3时(a,b,c)=(7,24,25)
这是最经典的一个套路,而且由于两个连续自然数必然互质,所以用这个套路得到的勾股数组全部都是互质的。
2、当a为大于4的偶数2n时,b=n^2-1, c=n^2+1
也就是把a的一半的平方分别减1和加1,例如:
n=3时(a,b,c)=(6,8,10)
n=4时(a,b,c)=(8,15,17)
n=5时(a,b,c)=(10,24,26)
n=6时(a,b,c)=(12,35,37)
这是次经典的套路,当n为奇数时由于(a,b,c)是三个偶数,所以该勾股数组必然不是互质的;而n为偶数时由于b、c是两个连续奇数必然互质,所以该勾股数组互质。
所以如果你只想得到互质的数组,这条可以改成,对于a=4n (n>=2), b=4n^2-1, c=4n^2+1,例如:
n=2时(a,b,c)=(8,15,17)
n=3时(a,b,c)=(12,35,37)
n=4时(a,b,c)=(16,63,65)
勾股数
凡是可以构成一个直角三角形三边的一组正整数,称之为勾股数。
①观察3,4,5;5,12,13;7,24,25;…发现这些勾股数都是奇数,且从3起就没有间断过。计算05(9-1),05(9+1)与05(25-1),05(25+1),并根据你发现的规律写出分别能表示7,24,25的股和弦的算式。
②根据①的规律,用n的代数式来表示所有这些勾股数的勾、股、弦,合情猜想他们之间的两种相等关系,并对其中一种猜想加以说明。
③继续观察4,3,5;6,8,10;8,15,17;…可以发现各组的第一个数都是偶数,且从4起也没有间断过,运用上述类似的探索方法,之间用m的代数式来表示它们的股合弦。
设直角三角形三边长为a、b、c,由勾股定理知a2+b2=c2,这是构成直角三角形三边的充分且必要的条件。因此,要求一组勾股数就是要解不定方程x2+y2=z2,求出正整数解。
例:已知在△ABC中,三边长分别是a、b、c,a=n2-1,b=2n,c=n2+1(n>1),求证:∠C=90°。此例说明了对于大于2的任意偶数2n(n>1),都可构成一组勾股数,三边分别是:2n、n2-1、n2+1。如:6、8、10,8、15、17,10、24、26…等。
再来看下面这些勾股数:3、4、5,5、12、13,7、24、25,9、40、41,11、60、61…这些勾股数都是以奇数为一边构成的直角三角形。由上例已知任意一个大于2的偶数可以构成一组勾股数,实际上以任意一个大于1的奇数2n+1(n>1)为边也可以构成勾股数,其三边分别是2n+1、2n2+2n、2n2+2n+1,这可以通过勾股定理的逆定理获证。
观察分析上述的勾股数,可看出它们具有下列二个特点:
1、直角三角形短直角边为奇数,另一条直角边与斜边是两个连续自然数。
2、一个直角三角形的周长等于短直角边的平方与另两边的和。
掌握上述二个特点,为解一类题提供了方便。
例:直角三角形的三条边的长度是正整数,其中一条短直角边的长度是13,求这个直角三角形的周长是多少?
用特点1解:设这个直角三角形三边分别为13、x、x+1,则有:169+x2=(x+1)2,解得x=84,此三角形周长=13+84+85=182。
用特点2解:此直角三角形是以奇数为边构成的直角三角形,因此周长=169+13=182。
勾股数的通项公式:
题目:已知a^2+b^2=c^2,a,b,c均为正整数,求a,b,c满足的条件
解答:
结论1:从题目中可以看出,a+b>c (1),联想到三角形的成立条件容易得出。
结论2:a^2=c^2-b^2=(c+b)(c-b) (2)
从(2)中可以看出题目的关键是找出a^2做因式分解的性质,令X=c+b,Y=c-b
所以:a^2=XY,(X>Y,a>Y) (3)
首先将Y做分解,设Y的所有因子中能写成平方数的最大的一个为k=m^2,所以Y=nm^2 (4)
又(3)式可知a^2=Xnm^2 (5)
比较(5)式两边可以a必能被m整除,且n中不可能存在素数的平方因子,否则与(4)中的最大平方数矛盾。
同理可知a^2=Yn'm'^2 (6),X=n'm'^2,且 n'为不相同素数的乘积
将(5)式与(6)式相乘得a^2=(mm')^2n'n,(n,n'为不相同素数的乘积) (7)
根据(7)知nn'仍然为平方数,又由于n',n均为不相同素数乘积知n=n'(自行证明,比较简单)
可知a=m'mn
c=(X+Y)/2=(nm^2+nm'^2)/2=n(m^2+m'^2)/2
b=(X-Y)/2=n(m'^2-m^2)/2
a=mnm'
勾股数的常用套路
所谓勾股数,一般是指能够构成直角三角形三条边的三个正整数(a,b,c)。
即a^2+b^2=c^2,a,b,c∈N
又由于,任何一个勾股数组(a,b,c)内的三个数同时乘以一个整数n得到的新数组(na,nb,nc)仍然是勾股数,所以一般我们想找的是a,b,c互质的勾股数组。
关于这样的数组,比较常用也比较实用的套路有以下两种:
1、当a为大于1的奇数2n+1时,b=2n^2+2n, c=2n^2+2n+1。
实际上就是把a的平方数拆成两个连续自然数,例如:
n=1时(a,b,c)=(3,4,5)
n=2时(a,b,c)=(5,12,13)
n=3时(a,b,c)=(7,24,25)
这是最经典的一个套路,而且由于两个连续自然数必然互质,所以用这个套路得到的勾股数组全部都是互质的。
2、当a为大于4的偶数2n时,b=n^2-1, c=n^2+1
也就是把a的一半的平方分别减1和加1,例如:
n=3时(a,b,c)=(6,8,10)
n=4时(a,b,c)=(8,15,17)
n=5时(a,b,c)=(10,24,26)
n=6时(a,b,c)=(12,35,37)
这是次经典的套路,当n为奇数时由于(a,b,c)是三个偶数,所以该勾股数组必然不是互质的;而n为偶数时由于b、c是两个连续奇数必然互质,所以该勾股数组互质。
所以如果你只想得到互质的数组,这条可以改成,对于a=4n (n>=2), b=4n^2-1, c=4n^2+1,例如:
n=2时(a,b,c)=(8,15,17)
n=3时(a,b,c)=(12,35,37)
n=4时(a,b,c)=(16,63,65)
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