DEMOSTRACIÓ DEL TEOREMA DE PITÀGORES
Donada la seva llarga història, hi ha nombroses demostracions (més de 350) del teorema de Pità gores, potser més que qualsevol altre teorema de matemà tiques.
Les proves següents no són exhaustives, i s'han agrupat principalment pels enfocaments utilitzats en les proves.
Prova per reordenació
La prova feta per Pità gores
Qualsevol triangle rectangle amb potes un un i bb la hipotenusa cc com l'anterior, utilitzeu-ne quatre per fer un quadrat amb costats a+bun+b com es mostra a continuació:
Forma un quadrat al centre amb longitud lateral cc i, per tant, una à rea de c^2.c2.
No obstant això, si reordenem els quatre triangles de la següent manera, podem veure dos quadrats dins del quadrat més gran, un que és a^2un2 en el terreny i un que és b^2b2 a la zona:
Atès que la plaça més gran té la mateixa à rea en ambdós casos, és a dir, (a+b)^2(un+b)2, i atès que els quatre triangles també són els mateixos en ambdós casos, hem de concloure que els dos quadrats a^2un2 i b^2b2 de fet, són iguals en superfÃcie a la plaça més gran c^2c2.
Aixàa^2 + b^2 = c^2un2+b2=c2. _quadrat□​
Demostracions geomètriques
La demostració feta per Euclides
En resum, aixà és com procedeix la demostració en els Elements d'Euclides. El gran quadrat es divideix en un rectangle a l'esquerra i un rectangle dreta. Es construeix un triangle que té la meitat de l'à rea del rectangle esquerre. A continuació, es construeix un altre triangle que té la meitat de l'à rea del quadrat a la part esquerra. Aquests dos triangles es mostren congruents, demostrant que aquest quadrat té la mateixa à rea que el rectangle esquerre. Aquest argument va seguit d'una versió similar per al rectangle dret i el quadrat restant. Ajuntant els dos rectangles per reformar el quadrat sobre la hipotenusa, la seva à rea és la mateixa que la suma de les à rees dels altres dos quadrats. Els detalls segueixen.
Deixar A, B, CA,B,C ser els vèrtexs d'un triangle rectangle amb l'angle recte a UN.A. Deixa anar una perpendicular des de UNUN al costat del quadrat oposat a la hipotenusa del triangle (com es mostra a continuació). Aquesta lÃnia divideix el quadrat de la hipotenusa en dos rectangles, cadascun amb la mateixa à rea que un dels dos quadrats de les cames.
Per a la prova formal, necessitem quatre lemmata elementals:
- Si dos triangles tenen dos costats de l'un igual a dos costats de l'altre, cadascun a cada un, i els angles inclosos per aquests costats iguals, llavors els triangles són congruents (costat-angle-costat).
- L'à rea d'un triangle és la meitat de l'à rea de qualsevol paral·lelogram sobre la mateixa base i que té la mateixa altitud.
- L'à rea d'un rectangle és igual al producte de dos costats adjacents.
- L'à rea d'un quadrat és igual al producte de dos dels seus costats (segueix de 3).
A continuació, cada quadrat superior està relacionat amb un triangle congruent amb un altre triangle relacionat al seu torn amb un dels dos rectangles que componen el quadrat inferior.
Deixar ACBACB és un triangle d'angle recte amb angle recte CABINACAB.
En cadascun dels costats ACBC, ABABi CAAA, es dibuixen quadrats: CBDECBDE, BAGFBAGFi ACIHACIH, en aquest ordre. La construcció de quadrats requereix els teoremes immediatament anteriors en Euclides i depèn del postulat paral·lel.
De UNUN, dibuixa una lÃnia paral·lela a BDBD i CECE. Es creuarà perpendicularment ACBC i DEDE a KK i LLrespectivament.
Unir CFCF i ANUNCIANUNCI, per formar els triangles BCFBCF i BDABDA.
Angles CABINACAB i BOSSABAG són els dos angles rectes; per això CC, UNUNi GG Són col·lineals. De la mateixa manera per BB, UNUNi HH.
Angles CBDCBDi FBAFBA són els dos angles rectes; per tant, angle ABDABD és igual a angle FBCFBC, ja que ambdós són la suma d'un angle recte i un angle ABCABC.
Des que ABAB és igual a FBFB i BDBD és igual a ACBCtriangle ABDABD ha de ser congruent amb el triangle FBCFBC.
Des que UNUN-KK-LL és una lÃnia recta paral·lela a BDBDrectangle BDLKBDLK té el doble d'à rea de triangle. ABDABD perquè comparteixen la base BDBD tenen la mateixa altitud BKBK, és a dir, una lÃnia normal a la seva base comuna, connectant les lÃnies paral·leles BDBD i ALAL. (Lemma 2 més amunt)
Des que CC col·lina amb UNUN i GGquadrat BAGFBAGF ha d'estar dues vegades en à rea a triangle FBCFBC.
Per tant, rectangle BDLKBDLK ha de tenir la mateixa à rea que la plaça BAGF, BAGF, el que és AB^2.UNB2.
De la mateixa manera, es pot demostrar que el rectangle CKLECKLE ha de tenir la mateixa à rea que la plaça ACIH, ACIH, el que és AC^2.UNC2.
Si s'afegeixen aquests dos resultats, AB^2 + AC^2 = BD times BK + KL times KC.UNB2+UNC2=BD×BK+KL×KC.
Des que BD = KLBD=KL, BD × BK + KL × KC = BD(BK + KC) = BD × BC.BD×BK+KL×KC=BD(BK+KC)=BD×BC.
Per això AB^2 + AC^2 = BC^2UNB2+UNC2=BC2 des que CBDECBDE és una plaça. _quadrat□​
Ús de triangles similars
Deixar ABCABC representen un triangle rectangle, amb l'angle recte situat a CC, com es mostra a la figura. Dibuixa l'altitud des del punt CC, i truca DD la seva intersecció amb el costat ABAB. Punt DD divideix la longitud de la hipotenusa cc en parts dd i ee. El nou triangle ACDACD és similar al triangle ABCABC, perquè tots dos tenen un angle recte (per definició de l'altitud), i comparteixen l'angle a UNUN, és a dir, que el tercer angle ((que anomenarem theta)θ) El mateix passarà en ambdós triangles. Per un raonament similar, el triangle CBDCBD també s'assembla al triangle. ABCABC. La demostració de similitud dels triangles requereix el postulat del triangle: la suma dels angles d'un triangle és de dos angles rectes, i és equivalent al postulat paral·lel. La similitud dels triangles condueix a la igualtat de relacions dels costats corresponents:
dfrac {BC}{AB} = dfrac {BD}{BC} ~~ text{ and } ~~ dfrac {AC}{AB} = dfrac {AD}{AC}.ABBC​ =BCBD​ i ABAC​=ACANUNCI​.
Les fraccions de la primera igualtat són els cosinus de l'angle. thetaθ, mentre que els de la segona igualtat són els seus pecats. Aquestes relacions es poden escriure com
BC^2 = AB times BD ~~ text{ i } ~~ AC^2 = AB times AD.BC2=AB×BD i A C2=AB×AD.
Sumant aquestes dues igualtats es tradueix en
AC^2 + BC^2 = AB(BD + AD) = AB^2.UNC2+BC2=AB(BD+ANUNCI)=UNB2.
Per això
AC^2 + BC^2 = AB^2. _quadratUNC2+BC2=UNB2. □​
Demostracions algebraiques
Dues demostracions algebraiques que utilitzen quatre conjunts de triangles
El teorema es pot demostrar algebraicament utilitzant quatre còpies d'un triangle rectangle amb costats. unun, b,b, i cc disposada a l'interior d'una plaça amb costat c,c, Com a la meitat superior del diagrama. Els triangles són similars a l'à rea. {frac {1}{2}ab}21​ab, mentre que el quadrat petit té un costat b - ab−un i à rea (b - a)^2(b−un)2. La superfÃcie de la gran plaça és, per tant,
(b-a)^{2}+4{frac {ab}{2}}=(b-a)^{2}+2ab=a^{2}+b^{2}.(b−un)2+42ab​=(b−un)2+2ab=un2+b2.
Es tracta d'una plaça amb costat cc i à rea c^2c2tan
c^{2}=a^{2}+b^{2}.c2=un2+b2.
Una demostració similar utilitza quatre còpies del mateix triangle disposades simètricament al voltant d'un quadrat amb el costat c, com es mostra a la part inferior del diagrama. Això dóna com a resultat un quadrat més gran amb costat a + bun+b i à rea (a + b)^2(un+b)2. Els quatre triangles i el quadrat amb el costat cc ha de tenir la mateixa à rea que la plaça més gran:
(b+a)^{2}=c^{2}+4{frac {ab}{2}}=c^{2}+2ab,(b+un)2=c2+42ab​=c2+ 2ab,
donant
c^{2}=(b+a)^{2}-2ab=a^{2}+b^{2}.c2=(b+un)2−2ab=un2+b2.
Una prova relacionada va ser publicada pel futur president dels Estats Units James A. Garfield. En lloc d'un quadrat, utilitza un trapezi, que es pot construir des del quadrat en la segona de les proves anteriors biseccionant al llarg d'una diagonal del quadrat interior, per donar el trapezi com es mostra en el diagrama. L'à rea del trapezi es pot calcular com la meitat de l'à rea de la plaça, és a dir,
{frac {1}{2}} (b+a)^{2}.21​(b+un)2.
El quadrat interior es redueix a la meitat i només hi ha dos triangles, de manera que la prova procedeix com a dalt excepte per a un factor de frac{1}{2}21​, que s'elimina multiplicant per dos per donar el resultat. _quadrat□​
Comentaris publicats
Afegeix-hi un comentari: