朱月紅
同學(xué)們聽(tīng)過(guò)“大禹治水”的故事嗎?他是如何成功治水的呢?趙爽在《周髀算經(jīng)注》中這樣寫(xiě)道:“禹治洪水,決流江河,望山川之形,定高下之勢(shì),除滔天之災(zāi),釋昏墊之厄,使東注于海,而無(wú)浸溺。乃勾股之所由生也?!贝笥碇嗡谷慌c勾股定理有關(guān),是不是很出人意料?在本章中,我們將一起領(lǐng)略幾何學(xué)中的一顆璀璨明珠——勾股定理。
一、讀史明智,尋“勾股定理”的雛形
在中國(guó)古代,人們把手臂彎曲成直角時(shí),靠近肩膀的那部分叫作“勾”,靠近手掌的那部分叫作“股”。一般地,“勾”的長(zhǎng)度小于“股”的長(zhǎng)度。西周初年,商高在與周公旦的對(duì)話(huà)中提到“勾廣三,股修四,徑隅五”。后人稱(chēng)之為“勾三股四弦五”,這便是“勾股定理”的雛形。
對(duì)于32+42=52,這是勾股定理的一個(gè)特例,也是勾股定理在中國(guó)的最早記載。追根溯源,勾股定理是我國(guó)古代數(shù)學(xué)發(fā)展的重要起源,中華數(shù)學(xué)傳統(tǒng)文化中的精髓開(kāi)方術(shù)、方程術(shù)等都與勾股定理密切相關(guān)(有興趣的同學(xué)可查閱《周髀算經(jīng)》)。勾股定理的發(fā)現(xiàn)是一件不容易的事,勾股定理的證明更是一件了不起的事。千百年來(lái),人們被它的魅力所吸引,對(duì)勾股定理的證明興趣濃郁。目前,它是世界上已知證明方法最多的數(shù)學(xué)定理之一。
二、穿越古今,探“勾股定理”的結(jié)構(gòu)
我們知道,三角形有六個(gè)元素(三條邊和三個(gè)角),研究三角形就是研究各元素之間的關(guān)系。我們往往遵循從一般到特殊的規(guī)律,將一般三角形的邊特殊化就是等腰三角形,角特殊化就是直角三角形。本章從生活中提煉直角三角形模型→畫(huà)圖歸納與驗(yàn)證勾股定理(邊邊關(guān)系)→圖形變換理解勾股定理的判定方法→回歸生活,運(yùn)用勾股定理解決問(wèn)題。具體說(shuō)來(lái),我們將建立如圖1所示的知識(shí)結(jié)構(gòu),這也體現(xiàn)了本章的結(jié)構(gòu)美。
三、學(xué)以致用,賞“勾股定理”的魅力
勾股定理在生活中有著極其廣泛的應(yīng)用,在中考試題中也大放異彩。例如,一架云梯AB長(zhǎng)25m,如圖2靠在墻上,云梯底端離墻7m。(1)如果云梯的頂端下滑了4m,則云梯底部在水平方向滑了多少米?(2)若云梯從起始位置圖3到圖4,上端下滑了a,下端水平滑了b,則a、b有什么關(guān)系?(3)點(diǎn)A與點(diǎn)B在滑動(dòng)過(guò)程中,你還能發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題?請(qǐng)你去探究。
分析:我們將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型后,運(yùn)用勾股定理列出方程即可。(1)設(shè)水平方向滑了xm,由勾股定理得OA=24,∴OA′=20。再由勾股定理得(7+x)2+202=252,得x1=8,x2=-22(舍去);(2)由勾股定理得(25-a)2+b2=252,解得a2-50a+b2=0;(3)問(wèn)題:在滑行的過(guò)程中,a=b嗎?探究:若a=b,代入a2-50a+b2=0,得a1=0,a2=25,所以當(dāng)a=0或25時(shí),a=b,即云梯在起始時(shí)和最終平放地面上時(shí)a=b,滑行的過(guò)程中a≠b。
勾股定理作為一條古老的數(shù)學(xué)定理,包含著中國(guó)古代厚重的文明,它的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)發(fā)揚(yáng)古代數(shù)學(xué)文化起到了重要作用。同學(xué)們,讓我們一起走近“勾股定理”,感受它豐富的內(nèi)涵吧!
[作者單位:江蘇省泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))教師發(fā)展中心]