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数学小论文六年级1500字

2023-12-11 23:53 来源:学术参考网 作者:未知

数学小论文六年级1500字

怎样才能写好数学的小论文呢?下面是我收集整理的六年级数学论文500字以供大家学习。

六年级数学论文500字(一)

小学数学总复习不同于单元复习、学期复习,对学生来说,知识容量多、跨度大、时间长,所学的知识遗忘率高;对教师来说则感到时间紧、内容多,知识的综合性强,难以在短时间内取得明显的复习效果。下面我就多年六年级数学教学所得谈自己的几点看法:

一、系统分析

在六年级的数学复习阶段开始前,老师要首先明确数学教学的目的、教学任务、知识范围、顺序与结构,教学重点与难点,这些一定要让学生掌握。其次,要全面了解全班情况,知道每一位学生现在学到了什么程度,还需要加强哪些方面的知识;要针对学生的特点,明确应该用什么方法去引导学生,激发学生的学习兴趣,把学生的求知欲望调动起来,使学生养成一个良好的学习习惯,真正成为学习的主人。最后根据学生的实际情况和特点结合六年级知识特征制订出切实可行的复习计划。

二、抓好基础

在六年级的数学复习中,首先要抓好五个方面的基础知识运用:一是概念。要让学生真正理解每部分的知识点,把容易混淆的内容一一区别开来。比如:让学生判断等底等高的两个三角形的面积相等,能不能拼成一个平行四边形?不相交的两条直线叫做平行线吗?等等。二是开拓视野。在数学复习中,老师要注重开拓学生的视野,不断反馈教学。比如:a的3/5与b的1/4相等,比较a、b大小(a、b都不为零)。解答完这个题,再给学生出一道题:甲班的4/5同乙班的3/4的人数相等,那么,甲班同乙班人数谁多谁少?稍微这么一改,有的学生就无从下手了。教师应提示学生a、b可以是人也可以是物,那么甲班和乙班是班级的名称,它同a、b有何联系?这时候有的学生就明白了。三是公式推导。比如圆的面积、圆柱的体积、等计算公式的是怎么推导出来的,让学生进行回顾,亲自实践、亲自品尝。四是知识对比。整数、小数、分数的四则运算的意义,尤其是小数、分数的乘法意义,学生们容易混淆。要从整数乘法入手,看学生是不是写成几个数相加的形式,让学生动手动脑去探索,真正理解他们的意义。五是计算能力。很多学生到了六年级,连基本加减乘除计算都算错,更谈不上应用题了。老师普遍认为是学生太粗心、不认真。追根溯源,原因还是在老师。我们要培养学生养成一种良好的学习习惯。比如:首先要让学生观察式子,进行分析,看是否能用简便方法,其次结合四则混合运算进行计算。学会了做题方法,还要让学生反复练习,检查结果。在此基础上,教师不断地反馈教学,让学生把知识掌握了,应用更灵活,计算准确率就高了。

三、能力的培养

一要注意培养学生合理、灵活地应用简便方法进行计算的能力。在复习量的计量和几何初步知识时,注意培养学生的空间观念,巩固画图和测量的技能。二要培养一题多变的能力。重点是要抓住母题,使学生知道题目源于母题,万变不离其宗。通过改变条件、问题和情境,启发学生从不同的角度思考问题,寻找解决问题的途径,还必须注意对学生进行解题思维灵活性的培养,启发学生多思考,从而达到善于思考,逐步提高学生的应变及解题能力。三是是培养操作实践的能力。如:八宝粥公司请包装公司设计一个能装12罐八宝粥的盒子。[八宝粥罐子为圆柱形,底面直径6厘米,高13厘米]你准备怎样设计?(提示:包装盒一般可设计成长方体,要求需要多少硬纸板是求长方体的表面积,所以我们应该想办法知道长方体的长、宽、高,即先确定八宝粥罐子怎么摆)这时不急于让学生做,让学生找易拉罐摆放。通过亲身实践可以获得直接感受把题解出来。但有的同学做得不切合实际,确定的长、宽、高不适中。所以教师必须把学生做的几种方法都一一列出来让学生比较。通过比较学生们选用最省料的方法。

四、学困生转化工作

作为教师要善于分析学困生形成的原因,到底困在哪里?用什么手段解决?我认为除了要根据学生的实际情况备课外,还要根据记忆和遗忘的规律,重视信息反馈原理的运用,及时巩固当堂效果;要遵照循序渐进的原则,坚持科学训练,进行查漏补缺,提高学生的知识素质,在这方面应做到:细水长流逐一补,以新带旧分散补,突出对象个别补。在班里成立几个小组,每小组选择一个学习好的负责,成绩好的学生教成绩差的学生,这样成绩差的学生进步了,成绩好的成绩更好了,整个班掀起你追我赶的学习气氛,学生由被动的学习转变为主动的学习。

六年级数学论文500字(二)

我们生活中处处充满了数学知识,这些知识不但有趣而且在我们的生活中占有重要的地位。如果离开了这些看似简单的数字那我们的生活就无法像往常一样正常生活。可见数学在我们的生活中占有多么重要的地位。

举个例子,如:银行存款分:整存整取、零存整取、定期存款、活期、国债……这些存款形式各种各样,利率也有大有小,平时我们是这样计算利率的:本金×利率×时间=所得利息,然后还要从利息里扣除20%来上税(除国债外)之后剩下的80%的利息就是你自己应得的利息了。大家想一想如果没有这些百分数帮忙,恐怕银行就要宣布破产了。

再说科学家们发明的种种东西,气象学家测量的天气情况……这些多要经过各项认真的思考和精密的计算才能获得正确的答案。哪怕不小心写错一个小数点也就前工尽弃了。还有常在天空翱翔的宇航员们他们要操作上百个由数字组成的仪表,如果稍有不慎那么结果就是机毁人亡。可见数学在我们生活中是不可缺少,不可马虎的,否则会造成严重的后果 。

数学不光只有这些价值,我们生活中处处可以见到并用到它。如:农民用几何图形,为了使农场更美观更好管理;工程师使用比例尺,为了让人们更好的了解这件东西;商农使用的四则计算,是为了更简单、准确的计算出该商品价值;制作各类统计表,是为了更好的统计资料,使人一看一目了然;使用百分数,是为了更好的计算出商品打折后的价钱及××率;这些计算表面积而使用进一法,是为了使用最少的材料做出合格的商品;计算容积或体积而使用去尾法,是为了确保无误的让物品存放而不溢出;同一类单位换算,是为了方便我们的计算;使用代数代表运算定律和计算公式,是为了更方便地为研究和解决问题;再说一说球吧,把它切开使切开面积最大,那就要从球心o沿着直径切下,才能使切开面积最大,再细细想想我们有时切西瓜不就是这个道理吗?再看看各种数学知识还不都用在了生活中去了吗?

其实,只要我们用心去发现,用心去思考,那么你一定能学好数学的,因为数学就在我们身边。

六年级数学论文500字(三)

数学知识就像大海一样浩瀚,需要人们不断地创新,不断地探索。数学知识是必需掌握的,但是良好的学习习惯是必不可少的。好习惯影响我们的学习,习惯是必要的,也许你会知道影响我们一生的好习惯。

一、 认真审题的习惯

读题时候的认真是很重要的,审题不清或没有弄清题意往往会导致错误的结果,或者浪费时间,特别是在考试中,浪费了时间很可能做不完题目,导致丢分。记得上次考试时,有一道题是这样的:小丽和爸爸、妈妈去长城,单程票价成人每人24.5元,儿童半价。问题是:往返交通费要用多少元?可以就是这样简单的一道题,我们班有很多学生都失分了,他们是这样解答的:24.5×2+24.5÷2,只看条件这道题并没有问题,但是就是因为他们在读题的时候不认真,没有看清问题,而造成这样的失误。卷子发下来时,他们看到错号,不用老师再讲解,就会解答了。这就是他们在读题的时候不认真,没有注意问题里面的"往返"两个字,因而也现了大部分的丢分。

二、提高解题效率

这一点是很多学生的通病,我们班就有很多这样的例子。比如,你做着做着,突然觉得很厌倦,于是这里看看,那里看看,也许看到一个题目,很长很长,顿时就不想做了,于是今天又要"奋战"到很晚了。久而久之就成了习惯,那就很难摆脱了。我们班有这样一个同学,他平时是个很聪明的学生,回答问题总是说得很有道理。是我们大家公认的"聪明小子",可是他有一个很大的缺点,就是做题效率太低,就是像上面所说的做着做着就不想做了,经常被老师留下来比别人多"奋战"一段时间,才能完成任务。

三、清晰的草稿

在打草稿的时候,很多同学的字写得总是很大,并且很不整洁,这就导致计算和后期检验的问题,本人"受益匪浅"啊!所以我在打草稿的时候总是像平常做作业一样,在演算本上写得工工整整的。然后检验,在检验无误之后,再把它们"搬"到作业或试卷上。这样我的正确率就会提高很多。

这些只是我在学习数学时的一些简单的看法,但是这些习惯却让我在学习中总是比别人略胜一畴。当然这些习惯的养成并不是一朝一夕的,而习惯的培养却要从点一滴做起。只要平时注意有效学习,才能逐步形成使自己终身受益的良好习惯。

六年级数学小论文

你可以写数学平方问题的小论文:
比如:
1*1=1
2*2=1*1+(1+2)=4
3*3=2*2+(2+3)=9
……
10*10=100
11*11=10*10+(10+11)=121
12*12=11*11+(11+12)=144
……
20*20=400
21*21=20*20+(20+21)=441
22*22=21*21+(21+22)=484
……
也就是说一个数(自然数)的平方等于比它小1的数的平方加上这两个数的和的结果.n*n=(n-1)*(n-1)+(n-1+n)
具体语言组织,你自己来丰富,可以多举例子.
注:其中*表示乘号

第二篇

数学小论文
关于“0”

0,可以说是人类最早接触的数了。我们祖先开始只认识没有和有,其中的没有便是0了,那么0是不是没有呢?记得小学里老师曾经说过“任何数减去它本身即等于0,0就表示没有数量。”这样说显然是不正确的。我们都知道,温度计上的0摄氏度表示水的冰点(即一个标准大气压下的冰水混合物的温度),其中的0便是水的固态和液态的区分点。而且在汉字里,0作为零表示的意思就更多了,如:1)零碎;小数目的。2)不够一定单位的数量……至此,我们知道了“没有数量是0,但0不仅仅表示没有数量,还表示固态和液态水的区分点等等。”

“任何数除以0即为没有意义。”这是小学至中学老师仍在说的一句关于0的“定论”,当时的除法(小学时)就是将一份分成若干份,求每份有多少。一个整体无法分成0份,即“没有意义”。后来我才了解到a/0中的0可以表示以零为极限的变量(一个变量在变化过程中其绝对值永远小于任意小的已定正数),应等于无穷大(一个变量在变化过程中其绝对值永远大于任意大的已定正数)。从中得到关于0的又一个定理“以零为极限的变量,叫做无穷小”。

“105、203房间、2003年”中,虽都有0的出现,粗“看”差不多;彼此意思却不同。105、2003年中的0指数的空位,不可删去。203房间中的0是分隔“楼(2)”与“房门号(3)”的(即表示二楼八号房),可删去。0还表示……

爱因斯坦曾说:“要探究一个人或者一切生物存在的意义和目的,宏观上看来,我始终认为是荒唐的。”我想研究一切“存在”的数字,不如先了解0这个“不存在”的数,不至于成为爱因斯坦说的“荒唐”的人。作为一个中学生,我的能力毕竟是有限的,对0的认识还不够透彻,今后望(包括行动)能在“知识的海洋”中发现“我的新大陆”。

初一数学小论文
浅谈多媒体技术在教学中的作用
一个有经验的教师在编写教案时,都要明确教学目的、重点、难点、课时安排和教学过程等,甚至对自己的语言、表情、和板书等都有所考虑,对于教具、实物、模型和实验都要事先做好准备。其目的在于让学生明确和接受所要讲解的知识。有了多媒体技术,这一切都变得更容易实现了。因为用多媒体来辅助教学,以逼真、生动的画面,动听悦耳的音响来创造教学的文体化情景,使抽象的教学内容具体化、清晰化,使学生的思维活跃,兴趣盎然地参与教学活动,有助于学生发挥学习的主动性,从而优化教学过程。具体的说,在现在各科的课堂教学中,多媒体技术有如下几点作用:
一、调整学生情绪,激发学习兴趣
兴趣是由外界事物的刺激而引起的一种情绪状态,它是学生学习的主要动力。然而许多的教学内容通常本身较为枯燥无味,这就需要每位教师善于采用不同的教学手段,以激发学生的兴趣。根据心理学规律和小学生学习特点,有意注意持续的时间很短,加之课堂思维活动比较紧张,时间一长,学生极易感到疲倦,就很容易出现注意力不集中,学习效率下降等,这时适当地选用合适的多媒体方式来刺激学生,吸引学生,创设新的兴奋点,激发学生思维动力,以使学生继续保持最佳学习状态。
如在教学“长方形的面积”时,老是运用公式计算面积,学生感觉比较厌倦,为了吸引学生注意力,活跃课堂气氛,拓宽学生思路,运用多媒体出示了一道“智慧爷爷”出的思考题:把一个正方形裁成两个完全相同的长方形,裁成的两个长方形周长之和与正方形周长有何变化?把两个完全相同的长方形拼成一个正方形,它们的周长又有何变化?先让学生根据题意想象,然后再电脑演示。演示过程中,画面不断闪烁,使学生清楚地感受到了周长的变化。同学们一看,兴趣来了。最后让学生互相讨论,就这样让学生在开放自由的情况下解决了该题,同时培养了学生的想像力。
二、形象导入新课,创设学习情景
导入新课,是课堂教学的重要一环。“好的开始是成功的一半”,在课的起始阶段,迅速集中学生的注意力,把他们思绪带进特定的学习情境中,激发起学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲,对一堂课教学的成败与否起着至关重要的作用。运用电教媒体导入新课,可有效地开启学生思维的闸门,激发联想,激励探究,使学生的学习状态由被动变为主动,使学生在轻松愉悦的氛围中学到知识。
如低年级学生,他们的定向能力尚处在较低的层次,他们的注意状态仍然取决于教学的直观性和形象性,很容易被新异的刺激活动而兴奋起来。针对这些情况,运用多媒体,激起学生的学习兴趣。教《锄禾》这课,在导入新课时,可以用一组“动画”:“太阳火辣辣地炙烤着大地,辛勤的农民手拿锄头用力地耕种,大颗大颗的汗珠从额头滚落下来,滴入稻田里。”此情此景,学生已有深刻的感性认识,随后,我又在图画上方出示古诗,诗句和图相对照,激起学生思维的层层涟漪。对于刚才“明于心而不明于口”的心理状态,立刻解决带点字锄、汗、粒等的解释已是一触即发了。
三、突出学习重点,突破学习难点
传统的教学往往在突出教学重点,突破教学难点问题上花费大量的时间和精力,即使如此,学生仍然感触不深,易产生疲劳感甚至厌烦情绪。突出重点,突破难点的有效方法是变革教学手段。由于多媒体形象具体,动静结合,声色兼备,所以恰当地加以运用,可以变抽象为具体,调动学生各种感官协同作用,解决教师难以讲清,学生难以听懂的内容,从而有效地实现精讲,突出重点,突破难点,取得传统教学方法无法比拟的教学效果。
如在教学“圆柱的体积”一课时,为了让学生更好地理解和掌握圆柱体积计算公式推导这一重点,电脑演示把一个圆柱体的底面平均分成若干等份(平均分成16等份、32等份……),然后把圆柱切开,通过动画拼成一个近似的长方体(平均分的份数越多,就越接近于长方体)。反复演示几遍,让学生自己感觉并最后体会到这个近似的长方体的体积与原来的圆柱的体积是完全相等的。再问学生还发现了什么?通过动画演示体会到这个近似的长方体的底面积、高与圆柱的底面积、高的关系,从而推导出求圆柱的体积公式,使得这课的重难点轻易地突破,大大提高了教学效率,培养了学生的空间想象能力。
四、增强训练密度,提高教学效果
在练习巩固中,由于运用多媒体教学,省去了板书和擦拭的时间,能在较短的时间内向学生提供大量的习题,练习容量大大增加。这时可以预先拟好题目运用电脑设置多种题型全方位,多角度、循序渐进的突出重难点。当学生出错后(电脑录音)耐心地劝他不要灰心,好好想想再来一次,这符合小学生争强好胜的性格,生动有趣地复习巩固了新识。
总之,恰当地选准多媒体的运用与课堂教学的最佳结合点,要考虑各层次学生的接受能力和反馈情况,适时适量的运用多媒体,适当增强课件的智能化。就能较好地激发学生的兴趣,使学生独立地、创造性地完成学习任务,这样的教学才可以说是得多媒体教学之精髓了

数学小论文1500字

魅力无比的定理证明
——勾股定理的证明

勾股定理是几何学中的明珠,所以它充满魅力,千百年来,人们对它的证明趋之若骛,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者,有普通的老百姓,也有尊贵的政要权贵,甚至有国家总统。也许是因为勾股定理既重要又简单,更容易吸引人,才使它成百次地反复被人炒作,反复被人论证。1940年出版过一本名为《毕达哥拉斯命题》的勾股定理的证明专辑,其中收集了367种不同的证明方法。实际上还不止于此,有资料表明,关于勾股定理的证明方法已有500余种,仅我国清末数学家华蘅芳就提供了二十多种精彩的证法。这是任何定理无法比拟的。
在这数百种证明方法中,有的十分精彩,有的十分简洁,有的因为证明者身份的特殊而非常著名。
首先介绍勾股定理的两个最为精彩的证明,据说分别来源于中国和希腊。
1.中国方法
画两个边长为(a+b)的正方形,如图,其中a、b为直角边,c为斜边。这两个正方形全等,故面积相等。

左图与右图各有四个与原直角三角形全等的三角形,左右四个三角形面积之和必相等。从左右两图中都把四个三角形去掉,图形剩下部分的面积必相等。左图剩下两个正方形,分别以a、b为边。右图剩下以c为边的正方形。于是
a2+b2=c2。
这就是我们几何教科书中所介绍的方法。既直观又简单,任何人都看得懂。
2.希腊方法
直接在直角三角形三边上画正方形,如图。
容易看出,
△ABA’ ≌△AA’’ C。
过C向A’’B’’引垂线,交AB于C’,交A’’B’’于C’’。
△ABA’与正方形ACDA’同底等高,前者面积为后者面积的一半,△AA’’C与矩形AA’’C’’C’同底等高,前者的面积也是后者的一半。由△ABA’≌△AA’’C,知正方形ACDA’的面积等于矩形AA’’C’’C’的面积。同理可得正方形BB’EC的面积等于矩形B’’BC’C’’的面积。
于是,
S正方形AA’’B’’B=S正方形ACDA’+S正方形BB’EC,
即 a2+b2=c2。
至于三角形面积是同底等高的矩形面积之半,则可用割补法得到(请读者自己证明)。这里只用到简单的面积关系,不涉及三角形和矩形的面积公式。
这就是希腊古代数学家欧几里得在其《几何原本》中的证法。
以上两个证明方法之所以精彩,是它们所用到的定理少,都只用到面积的两个基本观念:
⑴ 全等形的面积相等;
⑵ 一个图形分割成几部分,各部分面积之和等于原图形的面积。
这是完全可以接受的朴素观念,任何人都能理解。
我国历代数学家关于勾股定理的论证方法有多种,为勾股定理作的图注也不少,其中较早的是赵爽(即赵君卿)在他附于《周髀算经》之中的论文《勾股圆方图注》中的证明。采用的是割补法:
如图,将图中的四个直角三角形涂上朱色,把中间小正方形涂上黄色,叫做中黄实,以弦为边的正方形称为弦实,然后经过拼补搭配,“令出入相补,各从其类”,他肯定了勾股弦三者的关系是符合勾股定理的。即“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之,即弦也”。
赵爽对勾股定理的证明,显示了我国数学家高超的证题思想,较为简明、直观。
西方也有很多学者研究了勾股定理,给出了很多证明方法,其中有文字记载的最早的证明是毕达哥拉斯给出的。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺。故西方亦称勾股定理为“百牛定理”。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们无从知道他的证法。
下面介绍的是美国第二十任总统伽菲尔德对勾股定理的证明。
如图,
S梯形ABCD= (a+b)2
= (a2+2ab+b2), ①
又S梯形ABCD=S△AED+S△EBC+S△CED
= ab+ ba+ c2
= (2ab+c2)。 ②
比较以上二式,便得
a2+b2=c2。
这一证明由于用了梯形面积公式和三角形面积公式,从而使证明相当简洁。
1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证明。5年后,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为勾股定理的“总统”证法,这在数学史上被传为佳话。
在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个直角三角形与原三角形相似。
如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°。作CD⊥BC,垂足为D。则
△BCD∽△BAC,△CAD∽△BAC。
由△BCD∽△BAC可得BC2=BD ? BA, ①
由△CAD∽△BAC可得AC2=AD ? AB。 ②
我们发现,把①、②两式相加可得
BC2+AC2=AB(AD+BD),
而AD+BD=AB,
因此有 BC2+AC2=AB2,这就是
a2+b2=c2。
这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。
在对勾股定理为数众多的证明中,人们也会犯一些错误。如有人给出了如下证明勾股定理的方法:
设△ABC中,∠C=90°,由余弦定理
c2=a2+b2-2abcosC,
因为∠C=90°,所以cosC=0。所以
a2+b2=c2。
这一证法,看来正确,而且简单,实际上却犯了循环证论的错误。原因是余弦定理的证明来自勾股定理。
人们对勾股定理感兴趣的原因还在于它可以作推广。
欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理:“直角三角形斜边上的一个直边形,其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。
从上面这一定理可以推出下面的定理:“以直角三角形的三边为直径作圆,则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。
勾股定理还可以推广到空间:以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体,则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。
若以直角三角形的三边为直径分别作球,则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。
如此等等。

【附录】
一、【《周髀算经》简介】
《周髀算经》算经十书之一。约成书于公元前二世纪,原名《周髀》,它是我国最古老的天文学著作,主要阐明当时的盖天说和四分历法。唐初规定它为国子监明算科的教材之一,故改名《周髀算经》。《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理及其在测量上的应用。原书没有对勾股定理进行证明,其证明是三国时东吴人赵爽在《周髀注》一书的《勾股圆方图注》中给出的。
《周髀算经》使用了相当繁复的分数算法和开平方法。

二、【伽菲尔德证明勾股定理的故事】
1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德。他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨。由于好奇心驱使,伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么。只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形。于是伽菲尔德便问他们在干什么?那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答道:“是5呀。”小男孩又问道:“如果两条直角边长分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不假思索地回答道:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方。”小男孩又说:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心里很不是滋味。
于是,伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他出的难题。他经过反复思考与演算,终于弄清了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。

转引自:中“数学的发现”栏目。图无法转贴,请查看原文。

魅力无比的定理证明
——勾股定理的证明

勾股定理是几何学中的明珠,所以它充满魅力,千百年来,人们对它的证明趋之若骛,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者,有普通的老百姓,也有尊贵的政要权贵,甚至有国家总统。也许是因为勾股定理既重要又简单,更容易吸引人,才使它成百次地反复被人炒作,反复被人论证。1940年出版过一本名为《毕达哥拉斯命题》的勾股定理的证明专辑,其中收集了367种不同的证明方法。实际上还不止于此,有资料表明,关于勾股定理的证明方法已有500余种,仅我国清末数学家华蘅芳就提供了二十多种精彩的证法。这是任何定理无法比拟的。
在这数百种证明方法中,有的十分精彩,有的十分简洁,有的因为证明者身份的特殊而非常著名。
首先介绍勾股定理的两个最为精彩的证明,据说分别来源于中国和希腊。
1.中国方法
画两个边长为(a+b)的正方形,如图,其中a、b为直角边,c为斜边。这两个正方形全等,故面积相等。

左图与右图各有四个与原直角三角形全等的三角形,左右四个三角形面积之和必相等。从左右两图中都把四个三角形去掉,图形剩下部分的面积必相等。左图剩下两个正方形,分别以a、b为边。右图剩下以c为边的正方形。于是
a2+b2=c2。
这就是我们几何教科书中所介绍的方法。既直观又简单,任何人都看得懂。
2.希腊方法
直接在直角三角形三边上画正方形,如图。
容易看出,
△ABA’ ≌△AA’’ C。
过C向A’’B’’引垂线,交AB于C’,交A’’B’’于C’’。
△ABA’与正方形ACDA’同底等高,前者面积为后者面积的一半,△AA’’C与矩形AA’’C’’C’同底等高,前者的面积也是后者的一半。由△ABA’≌△AA’’C,知正方形ACDA’的面积等于矩形AA’’C’’C’的面积。同理可得正方形BB’EC的面积等于矩形B’’BC’C’’的面积。
于是,
S正方形AA’’B’’B=S正方形ACDA’+S正方形BB’EC,
即 a2+b2=c2。
至于三角形面积是同底等高的矩形面积之半,则可用割补法得到(请读者自己证明)。这里只用到简单的面积关系,不涉及三角形和矩形的面积公式。
这就是希腊古代数学家欧几里得在其《几何原本》中的证法。
以上两个证明方法之所以精彩,是它们所用到的定理少,都只用到面积的两个基本观念:
⑴ 全等形的面积相等;
⑵ 一个图形分割成几部分,各部分面积之和等于原图形的面积。
这是完全可以接受的朴素观念,任何人都能理解。
我国历代数学家关于勾股定理的论证方法有多种,为勾股定理作的图注也不少,其中较早的是赵爽(即赵君卿)在他附于《周髀算经》之中的论文《勾股圆方图注》中的证明。采用的是割补法:
如图,将图中的四个直角三角形涂上朱色,把中间小正方形涂上黄色,叫做中黄实,以弦为边的正方形称为弦实,然后经过拼补搭配,“令出入相补,各从其类”,他肯定了勾股弦三者的关系是符合勾股定理的。即“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之,即弦也”。
赵爽对勾股定理的证明,显示了我国数学家高超的证题思想,较为简明、直观。
西方也有很多学者研究了勾股定理,给出了很多证明方法,其中有文字记载的最早的证明是毕达哥拉斯给出的。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺。故西方亦称勾股定理为“百牛定理”。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们无从知道他的证法。
下面介绍的是美国第二十任总统伽菲尔德对勾股定理的证明。
如图,
S梯形ABCD= (a+b)2
= (a2+2ab+b2), ①
又S梯形ABCD=S△AED+S△EBC+S△CED
= ab+ ba+ c2
= (2ab+c2)。 ②
比较以上二式,便得
a2+b2=c2。
这一证明由于用了梯形面积公式和三角形面积公式,从而使证明相当简洁。
1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证明。5年后,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为勾股定理的“总统”证法,这在数学史上被传为佳话。
在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个直角三角形与原三角形相似。
如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°。作CD⊥BC,垂足为D。则
△BCD∽△BAC,△CAD∽△BAC。
由△BCD∽△BAC可得BC2=BD ? BA, ①
由△CAD∽△BAC可得AC2=AD ? AB。 ②
我们发现,把①、②两式相加可得
BC2+AC2=AB(AD+BD),
而AD+BD=AB,
因此有 BC2+AC2=AB2,这就是
a2+b2=c2。
这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。
在对勾股定理为数众多的证明中,人们也会犯一些错误。如有人给出了如下证明勾股定理的方法:
设△ABC中,∠C=90°,由余弦定理
c2=a2+b2-2abcosC,
因为∠C=90°,所以cosC=0。所以
a2+b2=c2。
这一证法,看来正确,而且简单,实际上却犯了循环证论的错误。原因是余弦定理的证明来自勾股定理。
人们对勾股定理感兴趣的原因还在于它可以作推广。
欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理:“直角三角形斜边上的一个直边形,其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。
从上面这一定理可以推出下面的定理:“以直角三角形的三边为直径作圆,则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。
勾股定理还可以推广到空间:以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体,则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。
若以直角三角形的三边为直径分别作球,则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。
如此等等。

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