勾股定理的內(nèi)容是“直角三角形的兩條直角邊的平方和等于斜邊的平方”,它實現(xiàn)了從形到數(shù)的轉(zhuǎn)化;勾股定理的逆定理的內(nèi)容是“如果三角形兩條邊的平方和等于第三邊的平方,那么這個三角形就是直角三角形”,它實現(xiàn)了從數(shù)到形的轉(zhuǎn)化。在求解看似復(fù)雜難解的幾何問題時,若可以利用數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化思想將多邊形問題轉(zhuǎn)化成三角形問題,或?qū)⒘Ⅲw圖形問題轉(zhuǎn)化為平面圖形的問題,就可以借助勾股定理或其逆定理順利求解了。下面舉例分析。
一、將四邊形轉(zhuǎn)化成三角形,借助勾股定理及其逆定理求解
例1某街心公園中間有一塊形狀如圖l所示的草坪,已知各邊長度分別為AB =3 m,BC=4 m, CD=12 m, DA=13 m,且AB⊥BC,求這塊草坪的面積。
解:因為AB⊥ BC,所以在Rt△ABC中,有AC2 =AB2 +BC2,解得AC=5 m。又有ACz +CD2=DA2,由勾股定理的逆定理可知,△ACD是直角三角形,且∠ACD=
90°。所以S四邊形ABCD=S△ABC+S△ACD=1/2×3×4+1/2×5×12=36(m2)。
二、將圓柱體轉(zhuǎn)化為平面圖形,借助勾股定理求解
例2 如圖2所示,已知圓柱的底面直徑BC=6/πm,高AB=
3m,小蟲在圓柱表面爬行,從C點爬到A點,然后再沿另一面爬回C點,求小蟲爬行的最短路程。
解:把圓柱側(cè)面展開,如圖3所示,點A、C的最短距離為線段AC的長。在Rt△ADC中,∠ADC=90°,CD=AB= 3m,AD=1/2π×6/πm=3m,由勾股定理得AC2 =AD2 +DC2,解得AC=3√2m。因此小蟲爬行的最短路程為2AC=6√2m。
三、將長方體轉(zhuǎn)化為平面圖形,借助勾股定理求解
例3 如圖4所示,一實心長方體的相鄰三條棱的長度分別為AB=4 m,BC=2 m,BB1=1 m。一只螞蟻從長方體的頂點A出發(fā),沿長方形的表面爬到對角頂點C1處。則螞蟻怎樣走路線最短?最短路線的長度是多少?
解:螞蟻從A點出發(fā)到達C1點,有6條路線可選,即經(jīng)過正面和右面、經(jīng)過正面和上面、經(jīng)過下面和背面、經(jīng)過下面和右面、經(jīng)過左邊和上面、經(jīng)過左面和背面。因為長方體的相對面完全相同,所以正面和右面的展開圖與背面和左面的展開圖完全相同。
小結(jié):勾股定理及其逆定理是數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化思想的典型表現(xiàn),數(shù)學(xué)規(guī)律、公式、思想都不是孤立存在的,同學(xué)們在學(xué)習數(shù)學(xué)學(xué)科的過程中,既要掌握基本概念和規(guī)律,還要多思多想,做到舉一反三、融會貫通。
作者單位:江蘇省南通特殊教育中心