由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
再谈勾股定理的应用
在数学解题中,当题中出现直角三角形(或可构造出直角三角形)时,往往可以运用勾股定理求解.
本文从近年各地数学竞赛题中选取一些典型试题,介绍勾股定理在求解竞赛题中的应用.
题1 (2010年全国联赛试题)在等腰直角中,,是内一
点,且,,则 .
解析 如图1,过作,.设,,在直角和直角中,由勾股定理,可得
由②①,得,
∴,
代入(1)得,
解得,.
当时,,
在直角中,由勾股定理,可得
.
当时,,
此时,
∴点在之外了,不合题意,舍去.
∴.
点评
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
本解法先根据题意画出图形,再作辅助线构造出新的直角三角形,然后运用勾股定理得解.
题2 (2008年浙江初赛试题)如图2,⊙与的斜边切于点,与直角边交于点,且,已知,,,则⊙的半径是( )
(A) (B) (C) (D)
解析 连,过作,在中,由勾股定理,得
.
∵,
∴,
∴.
又∵,
∴.
∵,
∴,
∴,
∴选D.
点评 本解法首先运用勾股定理,求得的长,然后再运用平行线分线段成此例定理与相似三角形性质,可得半径的长.
题3 (2006年江苏初三竞赛试题)如图3,四边形的对角线与相互垂直.若,,,则的长为( )
(A) (B) (C) (D)
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
解析 如图3,设.
由勾股定理,可得
由①②,得,⑤
由③、⑤,得,
两式相加,得,
∴,
∴.
∴选A.
点评本解法通过设辅助未知数、、、,由勾股定理建立关于、、、的方程组,求得的值,从而得到的长.
题4 (2005年五羊杯初三竞赛试题)如图4,在中,,,,,则的面积等于 .
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
解析 延长,过点作.
∵,
∴.
设,则,
由勾股定理,得
,
,
∴;
同理可得
.
由,
得,
∴,
化简得,
∴,
解得.
当,,
即,
∴不合题意,舍去;
当时,
,符合题意,
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
此时.
∴.
点评 由,容易想到延长(延长也可),得,再构造,运用勾股定理、相似三角形性质求得的长.这一求解方法易于理解,而且计算也并不复杂.
题5 (2003年全国联合竞赛试题)已知直角的周长为4,面积为7,试求它的三边之长.
解析 设的三边之长分别为、、,其中为斜边.由题意,得
由③得,④
把④两边平方,得
.⑤
由⑤②,得,⑥
把②代入⑥,得
,
∴,
∴,
∴以、为根的一元二次方程为,
解得.
∴这个直角三角形之三边长分别为.
点评 本题表述简洁,通过设三边长分别为、、,由勾股定理、面积关系、周长关系建立起关于、、的方程组,并对等式变换,可计算出三边之长.
题6 (2004年江苏竞赛试题)如图5,在中,.若、上的中线、垂直相交于,则可用、的代数式表示为 .
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
解析 ∵、是的中线,
∴为的重心.
由重心定理,得.
设,
则.
在、、中,由勾股定理,得
由①+③,得,
∴,
∵,
∴
,
∴.
点评 本解法运用三角形重心定理与直角三角形勾股定理,建立相应的方程组,从而巧妙地把几何问题转化为代数问题了.
题7 (2006年山东竞赛试题)如图6,在中,,是的平分线.求证:.
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
证明 设,则,
由勾股定理,得,
∴.
∵平分,
由三角形内角平分线定理,得,
∴,
解得.
∴,
∴.
点评 本解法由题意设辅助未知数,由勾股定理、三角形内角平分线性质定理把边长、数量化(即用含的代数式表示),这样可简捷证出结果.
题8 (2006年上海币新知杯试题)如图7,四边形为直角梯形(),且.若在边上存在一点,使得为等边三角形,则的值为 .
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
解析 设.
由勾股定理,得
,
,
∴. ①
过点作,在中,
∵,
∴由勾股定理,得
.②
由②得,
∴.
∵,
∴.
代入①得,
∴,
∴.
解这个方程并取得正根,得
,
∴.
点评本解法运用设辅助未知数的方法,由勾股定理得到关于、、的两个方程,经变形、代换,求出之值.
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费