勾股定理逆定理傻瓜教程:一张图秒懂,三步判定直角!:典型例题精讲
适用年级
五年级
难度等级
⭐⭐⭐
资料格式
PDF 可打印
最近更新
2025-12-20
💡 阿星起步:勾股定理逆定理 的底层逻辑
想象一下,你是一个木工师傅,手里只有一把普通的卷尺,没有量角器。现在给你三根木棍,你能快速判断用它们能不能拼出一个标准的直角吗?(比如,像墙角那样的90度角)。
勾股定理的逆定理,就是你手中的“魔法卷尺”。它的工作逻辑是这样的:
1. 先量三边长: 你把三根木棍的长度分别量出来,假设是 \( a \), \( b \), \( c \)(记住,\( c \) 代表你认为最长的那根)。
2. 做一道“平方验证题”: 你计算 \( a^2 + b^2 \),再看看它等不等于 \( c^2 \)。
3. 魔法判定: 如果 \( a^2 + b^2 = c^2 \) 等式严格成立,那么恭喜你!由这三条边构成的三角形,一定是一个直角三角形,而且那个直角就夹在长度为 \( a \) 和 \( b \) 的两条边中间。
简单说,勾股定理(正定理)是“已知直角,求边长关系”,而逆定理是“已知边长关系,反推有没有直角”。它是我们解决许多几何和现实问题(比如判断一个场地是否方正、一个结构是否垂直)时,最强大的“裁判工具”。
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】一个三角形的三边长分别是 6 cm, 8 cm, 10 cm。请问它是直角三角形吗?
阿星拆解:
第一步:找“老大”。比较三个数 6, 8, 10,谁最大?显然是 10。所以我们认定: \( c = 10 \), 那么 \( a = 6 \), \( b = 8 \) (或者反过来也行,加法不分前后)。
第二步:算“平方和”。计算两条“小弟”边的平方和: \( a^2 + b^2 = 6^2 + 8^2 = 36 + 64 = 100 \)。
第三步:算“老大”的平方。 \( c^2 = 10^2 = 100 \)。
第四步:当“裁判”,看等号。左边 \( a^2 + b^2 = 100 \), 右边 \( c^2 = 100 \)。 左边等于右边,即 \( a^2 + b^2 = c^2 \)。
结论: 根据勾股定理逆定理,这个三角形是直角三角形。
【进阶例题】一个三角形的三边长分别是 0.9 m, 1.2 m, 150 cm。请问它是直角三角形吗?
阿星敲黑板:
陷阱出现了!三个长度的单位不一致,有“米(m)”,也有“厘米(cm)”。如果我们直接算,就像把人民币和美元直接相加,肯定会出错!
正确拆解:
第一步:统一“货币单位”(单位换算)。我们统一成“厘米”吧。1 m = 100 cm。
所以:0.9 m = 90 cm; 1.2 m = 120 cm; 150 cm 保持不变。
现在三边是:90 cm, 120 cm, 150 cm。
第二步:找“老大”。150 cm 最长,所以 \( c = 150 \), \( a = 90 \), \( b = 120 \)。
第三步:算“平方和”。 \( a^2 + b^2 = 90^2 + 120^2 = 8100 + 14400 = 22500 \)。
第四步:算“老大的平方”。 \( c^2 = 150^2 = 22500 \)。
第五步:当“裁判”。 \( a^2 + b^2 = 22500\), \( c^2 = 22500\), 等式成立!
结论: 这个三角形是直角三角形。记住:计算前,务必确保单位统一!
【拔高例题】如图,在 4x4 的正方形网格中,点 A, B, C 都是格点(网格线的交点)。连接 AB, BC, CA,判断 \(\triangle ABC\) 的形状(按角分类)。
(假设每个小格子边长为1)
A(0,0), B(4, 2), C(2, 4)【你可以想象这个坐标,或者简单画一下】
思维迁移:
场景变成了网格图,问题变成了“判断三角形形状”。别慌!我们的“魔法卷尺”(逆定理)依然能用。关键在于:如何用网格点的坐标求出三条边的长度?
第一步:用“格子”量边长(构造直角三角形求斜边,这本身就用到了勾股定理正定理)。
- 求 \( AB \):从A(0,0)到B(4,2),横向走了4格,纵向走了2格。所以 \( AB^2 = 4^2 + 2^2 = 16 + 4 = 20 \), 即 \( AB = \sqrt{20} \)。我们只需要平方值,所以记住 \( AB^2 = 20 \)。
- 求 \( BC \):从B(4,2)到C(2,4),横向走了 |4-2|=2 格,纵向走了 |2-4|=2 格。所以 \( BC^2 = 2^2 + 2^2 = 4 + 4 = 8 \)。
- 求 \( AC \):从A(0,0)到C(2,4),横向走了2格,纵向走了4格。所以 \( AC^2 = 2^2 + 4^2 = 4 + 16 = 20 \)。
现在我们知道三边的平方分别是:20, 8, 20。
第二步:找“老大”(谁的平方最大)。20, 8, 20。最大的平方是20。注意,有两条边的平方都是20,这说明它们是相等的。那么,谁当“老大” \( c \) 呢?“老大”必须是唯一的、最长的那条边。 这里两条边相等,所以这个三角形没有唯一的最长边(是等腰三角形)。我们任选一个“20”作为 \( c \) 来验证。
第三步:列式验证。
方案一:设 \( c^2 = 20 \), \( a^2 = 8 \), \( b^2 = 20 \) (另一个)。 则 \( a^2 + b^2 = 8 + 20 = 28 eq c^2 (20) \),不成立。
方案二:设 \( c^2 = 20 \), \( a^2 = 20 \), \( b^2 = 8 \)。 则 \( a^2 + b^2 = 20 + 8 = 28 eq c^2 (20) \),也不成立。
第四步:下结论。因为任何将“20”作为斜边的尝试都无法满足 \( a^2 + b^2 = c^2 \),所以这个三角形不是直角三角形。又因为有两边平方相等(即边长相等),所以它是一个等腰三角形。
📝 阿星必背口诀:
判直角,用逆理,三步走来不费力:
一找最长边为C,统一单位要牢记;
二算两边平方和,与C平方比一比;
三看等号成立否,成立直角就坐底。
🚀 举一反三:变式挑战
三角形三边为 \( 5, 12, 13 \)。它是直角三角形吗?如果是,哪条边是斜边?
已知一个直角三角形的两条直角边长分别是 9 和 12,那么它的斜边长是多少?如果只告诉你斜边是15,其中一条直角边是9,你能求出另一条直角边吗?
如图,四边形 \( ABCD \) 中,\( AB = 3 \), \( BC = 4 \), \( CD = 12 \), \( DA = 13 \), 且对角线 \( AC = 5 \)。求证:\( AC \perp BC \)(即AC垂直于BC)。
(提示:先看 \(\triangle ABC\) 是什么三角形?)
解析与答案
【详尽解析】
举一反三答案:
变式一: 是直角三角形。\( 5^2 + 12^2 = 25+144=169 \), \( 13^2=169 \), 等式成立。最长边 \( 13 \) 是斜边。
变式二: (1) 斜边 = \( \sqrt{9^2 + 12^2} = \sqrt{81+144} = \sqrt{225} = 15 \)。 (2) 另一条直角边 = \( \sqrt{15^2 - 9^2} = \sqrt{225-81} = \sqrt{144} = 12 \)。
变式三(核心提示): 在 \(\triangle ABC\) 中,\( AB^2+BC^2=3^2+4^2=9+16=25 \), \( AC^2=5^2=25 \)。 所以 \( AB^2+BC^2=AC^2 \), 根据逆定理,\(\angle B = 90^\circ\), 即 \( AC \perp BC \)。本题成功将逆定理用于证明“垂直关系”。
PDF 典型例题打印版
为了节省资源,点击后将为您即时生成 PDF