淺談勾股定理在初中數學教學中的應用

四川省仁壽縣華興中學 王 桃

一、引言

勾股定理是初中數學中非常重要的一個定理。它很好地解釋了直角三角形中三邊的數量關系，對于幾何學當中有關直角三角形的計算證明問題，利用勾股定理往往能使學生快速解決問題。同時，在日常生活及工作中，勾股定理的應用也非常廣泛。筆者根據多年的教學經驗，利用勾股定理如何來解決“線段求長度”“面積”“最短路徑”“實際問題”進行分析和探究，希望以此能夠為初中數學教學提供有效依據。

二、勾股定理的應用

（一）勾股定理在三角形的高問題中的應用

在初中數學中，求三角形的高如果直接去求會非常困難，而利用勾股定理則非常輕松求出高。

1.利用勾股定理求直角三角形斜邊上的高

例題1.如圖,在長方形A B C D中,AD=4,CD=3,AE⊥BD,則AE等于多少?

[解析] 利用直角三角形兩直角邊的乘積等于斜邊與斜邊上的高相乘（等積法）

解：∵正方形ABCD，BC=3

∴ ∠BAD=90°，AB=3

在直角三角形ABD中

∵AD=4，AB=3

2.利用勾股定理求一般三角形一邊上的高

例題2.如圖，△ABC是小新家的門口的一塊空地，三邊的長分別是AB＝13米，BC＝14米，AC＝15米，現(xiàn)準備以每平方米50元的單價請承包商種植草皮，問共需要多少費用？

[解析] 解決一般三角形某邊上的高，常常通過勾股定理，利用三邊關系列方程

解：過點A作AD⊥ BC，設BD＝x，則DC＝(14－x)米

∵在Rt△ABD與Rt△ACD中，由勾股定理得：

AB2－BD2＝AD2＝AC2－DC2

即132－x2＝152－(14－x)2

解得x＝5

（二）勾股定理在面積問題中的應用

例3.如圖，將矩形ABCD沿AE折疊，頂點D恰好落在BC邊上F點處，已知CE＝3cm，AB＝8cm，則圖中陰影部分面積是多少？

[解析] 解決面積問題，首先通過圖形將面積問題轉化為求線段的長度問題，在直角三角形中要求某條線段的長，通常設未知數，利用三邊關系來列方程。

解：∵正方形ABCD，AB=8

∴AD=BC，AB=CD=8cm

∵CE=3cm

∴DE=8-3=5cm

∵將△ADE折疊到△AFE

∴AD=AF，DE=EF=5cm

在直角△CEF中

設BF=xcm，則AF=AD=(x+4)cm

在直角△ABF中

（三）勾股定理在最短路程問題中的應用

例4.如圖所示，一只螞蟻從實心長方體的頂點A出發(fā)，沿長方體的表面爬到對角頂點C1處(三條棱長如圖所示)，問怎樣走路線最短？最短路線長為多少？

[解析] 螞蟻由A點沿長方體的表面爬行到C1點，有三種方式，分別展成平面圖形如圖：

解：如圖①，在Rt△ABC1中，

AC12＝AB2＋BC12＝42＋32＝25，

∴AC1＝

如圖②，在Rt△ACC1中，

AC12＝AC2＋CC12＝62＋12＝37，

∴AC1＝

如圖③，在Rt△AB1C1中，

AC12＝AB12＋B1C12＝52＋22＝29，

∴AC1＝

∵25＜29＜37，

∴沿圖①的方式爬行路線長最短，最短的路線長為5.

（四）勾股定理在方位角問題中的應用

例5.如圖，在C港有甲、乙兩艘漁船，若甲船沿北偏東60°方向以每小時8海里速度前進，乙船沿南偏東某方向以每小時15海里速度前進，1小時后甲船到達B島，乙船到達A島，且A島與B島相距17海里，你能知道乙船沿哪個方向航行嗎？

[解析] 對于方位角，通常是利用方位角得到直角三角形，然后利用直角三角形的三邊關系，即勾股定理解決問題。

解：由題意得

AB=17，AC=5，BC=8

∵ AC2=25,BC2=64

∴ AC2+BC2=289=AB2

∴△ABC為直角三角形

∵甲沿北偏東60°

∴A沿南偏東30°

（五）勾股定理在噪音影響問題中的應用

例略。

三、總結

（一）勾股定理在初中數學中的應用一般有兩條思路。

1.已知直角三角形勾股定理求第三邊勾股定理逆定理。

2.已知三角形三邊勾股定理逆定理得出直角三角形勾股定理。

（二）利用方程的思想，通過勾股定理列方程，從而達到求線段的長度。