师:同学们大家好,欢迎来到数学课堂。我们先来看一段视频。据说古埃及人画直角时,常在一根长绳上打上等距离的13个结,然后以三个节间距、4个节间距、5个节间距的长度为边长,用木桩钉成一个三角形,其中一个角便是直角。
视频中古埃及人得到直角三角形的方法叫做截绳法,这种做法正确吗?如果正确,这种截绳法给出了三角形的哪些条件呢?从图形可以看出,给出了三角形的三边长,分别是3、4、5。那是不是已知三角形的三边长,就可以判断一个三角形为直角三角形呢?带着这个问题,我们来学习本节课的内容。首先回顾一下,我们已经学习了直角三角形有关边的什么性质呢?
生:有勾股定理。直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。
师:接下来我们就用已学的知识也来试一试,请同学们做一个三边长分别为3厘米、4厘米、5厘米的三角形。首先画出线段BC等于3厘米,再以C点为圆心,4厘米的长度为半径画弧;以B点为圆心,5厘米的长度为半径画弧,两弧的交点就是A点,连接AC、AB,得到三角形ABC。还有一位同学,他利用上节课学习的勾股定理,先确定直角和两条直角边来做,请看图2。他的作图也符合要求吗?
生:我们来看这位同学所画的三角形,已经确定两个直角边分别是3厘米、4厘米。显然根据勾股定理可以求出斜边A'B'的长为5厘米,所以他的作图也符合要求。
师:既然两幅图形都符合题目的要求,那么这两个三角形全等吗?
生:很容易得出两个三角形全等,判定的理由是边边边。既然两个三角形全等,那么由三角形A'B'C'是直角三角形,我们可以得出三角形ABC也是直角三角形。
师:通过验证,我们发现三边长分别为3厘米、4厘米、5厘米的三角形,就是直角三角形。请同学们观察这个三角形的三条边长之间有什么关系?
生:同学们不妨把它们平方看看,我们发现3的平方加4的平方等于5的平方。
师:那么请同学们想一下,三边长分别为5厘米、12厘米、13厘米的三角形,是直角三角形吗?
生:我们先来看看三边长的关系,不妨也把三条边长平方看看。我们得出5的平方加12的平方等于13的平方。通过作图发现它也是直角三角形。
师:结合活动一和活动二,请同学们猜想对于三边长分别为a、b、c的任意三角形,当a、b、c满足什么条件时,这个三角形是直角三角形呢?
生:我们猜想,如果三角形两边的平方和等于第三边的平方,那么这个三角形就是直角三角形。
师:科学的结论仅仅靠猜想是不够的,要想说明结论的正确性,还需要进一步证明。首先我们看一看这个命题的题设和结论是什么?
生:题设是三角形两边的平方和等于第三边的平方,结论是三角形是直角三角形。
师:然后我们把它改写成已知求证的形式。已知在三角形ABC中,AB = c,AC = b,BC = a,且a的平方加b的平方等于c的平方。求证三角形ABC是直角三角形。那么如何证明这个命题是真命题呢?能否也像刚才活动一证明边长是3、4、5的三角形是直角三角形那样构造一个直角三角形呢?请同学们思考并动手证明这道题。已知三角形中三边满足a的平方加b的平方等于c的平方,让我们求证三角形ABC是直角三角形。
生:我们联想活动一的作图可以想到构造一个直角边长分别为a、b的直角三角形,利用勾股定理求出斜边长为c,就可以证明三角形A?B?C?全等于三角形ABC,从而得出三角形是直角三角形。具体过程如下:首先作出直角三角形A?B?C?,使角C?等于90度,A?C? = b,B?C? = a。由勾股定理得出A?B?的平方等于a的平方加b的平方,因为a的平方加b的平方等于c的平方,所以A?B?的平方等于c的平方。又因为边长是正值,所以A?B? = c。在三角形ABC和三角形A?B?C?中,因为BC = a = B?C?,AC = b = A?C?,AB = c = A?B?,所以三角形ABC全等于三角形A?B?C?,所以角C = 角C? = 90度,所以三角形ABC是直角三角形。
师:我们的猜想得到了证实,也进一步说明视频中古埃及人的做法是正确的。那么经过推理得到的真命题就叫做定理。如果三角形两边的平方和等于第三边的平方,那么这个三角形是直角三角形。它的符号语言是在三角形ABC中,因为a的平方加b的平方等于c的平方,所以三角形ABC是直角三角形,且角C = 90度。那么我们今天学习的这个定理和之前学习的勾股定理有什么关系吗?
生:勾股定理的内容是直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。它的题设是三角形是直角三角形,结论是三角形两边的平方和等于第三边的平方。而这个定理的题设是三角形两边的平方和等于第三边的平方,结论是三角形是直角三角形。显然它们的题设和结论互换位置了,所以它们互为逆定理,我们把这个定理称为勾股定理的逆定理。
