师:同学们大家好,今天这节课我们一起来学习17.1勾股定理的第三课时。经过前几节课的学习,我们已经掌握了勾股定理的内容,并能用它进行直角三角形中边长的计算。在计算过程中,要分清直角边和斜边,及时对公式进行变形。今天这节课,我们将继续深入研究勾股定理的相关应用。
首先,我们来解决一个遗留问题。八年级上学期,我们学过全等三角形的判定——斜边、直角边判定定理,又称HL判定定理,它的内容是什么?大家还记得吗?
生:斜边和一条直角边对应相等的两个直角三角形全等。
师:当时我们是用什么方法验证这个定理的呢?
生:通过画图度量的方式画直角三角形A'B'C',使A'B' = AB,A'C' = AC 。通过测量第三条边的长度,发现B'C'与BC相等,所以得到两个三角形全等。
师:大家知道,画图、度量等操作性方法在解决问题时非常直观方便,但不够精确。要说明一个命题的正确性,需要通过推理进行论证。学习勾股定理之后,同学们有没有办法说明B'C'与BC长度相等呢?带着这个思考,我们来完成这个定理的证明。首先要画出图形,写出已知、求证。已知两个直角三角形ABC和A'B'C',∠C = ∠C' = 90°,AB = A'B',AC = A'C' 。求证:△ABC ≌ △A'B'C' 。根据刚才的分析,大家不难想到可以利用勾股定理计算出线段BC和B'C'的长度。因为斜边和直角边AC、A'C'已经对应相等,这样就能得到BC与B'C'长度也相等。进而利用边边边判定定理,不难得出两个三角形全等。完成这个命题的证明后,我们得到了怎样的启发呢?
生:在具体问题中,可以建立直角模型,通过计算说明边长相等,这是证明线段长相等的有效途径。
师:带着这个启发,我们来看例一。如图,在△ABC中,∠C = 60°,AB = 14,AC = 10,求线段BC的长度。同学们可以思考一下。
(同学们思考一段时间)
师:好,相信同学们有了思考成果,我们一起来分析这道题。已知两条边和一个角,求第三条边BC的长度,但原三角形中没有直角,无法直接用勾股定理计算。大家肯定想到可以通过做高的方式建立直角三角形模型,怎样做高最方便呢?结合已知条件,从A点向BC作高最合理。这样就有了两个直角三角形ACD和ABD 。又已知∠C = 60°,所以∠CAD = 30°,利用30°角直角三角形的性质可求出线段CD的长度为5 。在Rt△ACD中,利用勾股定理算出AD = 5√3 。同时在Rt△ABD中,也能算出BD = 11 ,所以要求的BC长就等于BD与CD的和,即16 。这道题的求解带给我们怎样的启发呢?
生:在三角形中,通过作高可以构建直角三角形模型,进而利用勾股定理求出所需线段长度。
师:这个方法需要大家通过实践掌握。接下来,老师带大家认识一位老朋友——数轴。数轴上的点与什么一一对应呢?
生:数轴上的点与实数一一对应。
师:如果要求大家在数轴上标出 -23/2和√2所对应的点,同学们能做到吗?
生: -23/2是有理数点,位置好找,√2所对应的点是无理数点,不好找。
师:为完成这个问题,我们可以分两步。第一步,作出长度为√2的线段;第二步,在数轴上画出√2所对应的点。下面我们分步操作。首先看步骤一,做长为√2的线段。根据勾股定理,若直角三角形的直角边是1和1,则斜边长即为√2 。所以我们要做出一个直角边长都是1的直角三角形,此时斜边就是长为√2的线段。在此图形基础上,如果做出一个直角边分别为√2和1的直角三角形,则它的斜边就是长为√3的线段。继而以√3和1为直角边长,斜边就是长为√4的线段。重复以上操作,还可以做出长为√5、√6、√7、√n的线段。由这些线段组成的图形很像一个海螺,我们把它称为数学海螺图。到这里我们完成了步骤一,接下来看步骤二,在数轴上画出√2所对应的点。借助刚才的方法,我们只需在数轴上构建一个直角三角形,使它的斜边长为√2就行。怎样画图简便呢?可以按以下步骤:一、在数轴上做线段OA,长度为1;二、过点A作直线l垂直于OA,并截取线段AB = 1;三、连接OB,则OB = √2 ,这样就做出了长为√2的线段;四、以O为圆心,OB为半径画弧,与数轴正半轴的交点即为√2所对应的点。用同样方法,还可以画出表示√3的点,同学们也可以尝试画出表示√4、√5、√6的点,继续下去就能画出数轴上表示√n的点。下面带着这个启发来看例2 。
在数轴上画出表示√13的点。借助刚才的画图过程,若能将√13表示为直角三角形的斜边,且两条直角边都是正整数,就方便画图了。哪个直角三角形的斜边为√13且直角边是整数呢?
生:以2和3为直角边的直角三角形,斜边是√13 。
师:所以我们只需画出一个直角边分别是2和3的直角三角形,其斜边就是长为√13的线段,进而就能画出数轴上表示√13的点。请同学们拿出稿纸和作图工具尝试一下。
(老师在黑板上演示画图过程)
师:首先以原点O为线段端点,在数轴上截取OA = 3 。再以A点为垂足作直线l垂直于数轴,在直线l上截取AB = 2 。这样就画出了直角三角形的两条直角边,连接OB,则线段OB的长度就是√13 。以原点为圆心,以线段OB长为半径画弧,与数轴正半轴相交,交点所表示的位置即为表示√13的点。当然,先在数轴上画出边长为2的直角边,再画出边长为3的直角边也可以。同学们,如果要做 -√13所对应的点,应该怎么作图呢?
生:首先做出表示√13的线段长,因为负无理数在原点左侧,所以要以原点为圆心,以√13长为半径,在原点左侧画弧。
