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勾股定理

先认斜边,再列等式。
每一步,都有理由。

侧视图中,一架红色梯子斜靠竖直墙面,梯脚落在水平地面上
先找墙角的直角:梯子是斜边,墙高和离墙距离是两条直角边。

哪条边是斜边?

a2+b2=c2c 是斜边,直角所对的最长边
32+42=52最常见的一组勾股数

本章所有计算都从一句话开始:先找直角,认准斜边。

配套动画

一共 4 条,每条约 1 分钟,讲一个重点。点击播放。

1. 勾股定理和赵爽弦图,约 1 分钟。
2. 梯子下滑和折竹问题,约 1 分钟。
3. 逆定理和勾股数,约 1 分钟。
4. 难点:折叠和最短路径,约 1 分钟。

按 2022 年版课标修订的人教版八下第二十章。20.1 分成两个学习课时,20.2 一课时。

三课时,把规则学扎实

先读“学什么”,再用易错反例检查自己。

第1课时

20.1 勾股定理及其应用

定理与赵爽弦图证明

学什么

直角三角形两条直角边长为 a、b,斜边长为 c,那么两直角边的平方和等于斜边的平方。

a2+b2=c2

斜边是直角所对的边,也是直角三角形里最长的边。知道任意两边,就能求第三边:

c=a2+b2

a=c2−b2

赵爽弦图:用 4 个全等的直角三角形围成边长为 c 的大正方形,在b>a时,中间空出边长为 b−a 的小正方形。大正方形面积用两种方法算,结果相等:

c2=4×12ab+(b−a)2

=a2+b2

桌上一块没有刻度的直角三角形教具,一条边竖直、一条边水平,斜边在对面
直角三角形先认直角,直角所对的那条边才是斜边。

考点

  • 已知两直角边求斜边:两直角边为 6 和 8,斜边 62+82=100=10。
  • 已知斜边和一直角边求另一直角边:斜边 13、直角边 5,另一直角边 132−52=144=12。
  • 题目只说“两边”时要分类:两边为 3 和 4,第三边是 5 或 7。

易错点

没说哪条是斜边时,只算一种就漏解。3 和 4 都是直角边时第三边是 5;4 是斜边时,第三边是 42−32=7。

勾股定理只对直角三角形成立。不是直角三角形,不能直接套 a2+b2=c2。

第2课时

20.1 勾股定理及其应用

梯子、折竹与最短路线

学什么

实际问题的做法只有三步:找出(或构造)直角三角形,标清哪条是斜边,再列方程。

梯子靠墙:梯子长是斜边,墙高和梯脚到墙的距离是直角边。

102−62=64

=8

折竹问题:设折断处离地 x,竹梢一段长就是 (10−x),它是斜边。

立体图形上的最短路线:先把表面“拆开压平”,在平面上两点之间线段最短,再用勾股定理算。

考点

  • 梯子滑动:两个状态各算一次,再求差。
  • 长方体一对相对顶点之间沿完整表面的最短路径:长 a、宽 b、高 c 时,三种展开分别是 (a+b)2+c2、(a+c)2+b2、(b+c)2+a2,取最小的。
  • 盒子里能放的最长木棒是体对角线:长 4、宽 3、高 12 时,42+32+122=169=13。
  • 圆柱侧面展开是长方形。若起点、终点分别在上下底面边缘,且水平投影是直径两端,则水平方向相隔半个底面周长。高 12、底面周长 10 时,沿侧面的最短路程 52+122=13。

易错点

立体图形不展开。蚂蚁只能在表面爬,长 4、宽 2、高 1 的盒子,不能用穿过盒子内部的 42+22+12=21 当答案,最短路程是 5。

只算一种展开方式。三种展开要都算出来比较,不同的展开结果不一样。

第3课时

20.2 勾股定理的逆定理及其应用

判断直角三角形、勾股数与互逆命题

学什么

如果三角形的三边长 a、b、c 满足 a2+b2=c2,那么这个三角形是直角三角形,最长边 c 所对的角是直角。

判断方法:先找最长边,算它的平方,再和另外两边的平方和比较。

52+122=25+144

=169

=132

能构成直角三角形三边的三个正整数叫勾股数,常见的有 3、4、5,5、12、13,8、15、17,7、24、25。勾股数同乘一个正整数还是勾股数,比如 6、8、10。

互逆命题:把一个命题的条件和结论交换,就得到它的逆命题。原命题成立,逆命题不一定成立。一个定理的逆命题经过证明也成立,就称它为原定理的逆定理。

考点

  • 判断能否构成直角三角形:2、3、4 不能,因为 22+32=13≠16=42。
  • 勾股数必须是正整数:0.3、0.4、0.5 能构成直角三角形,但不是勾股数。
  • 写逆命题并判断真假:“对顶角相等”的逆命题“相等的角是对顶角”是假命题。
  • 逆定理和定理配合:先用勾股定理求出一条边,再用逆定理判定另一个直角。

易错点

没用最长边作 c。三边 13、5、12,若算 132+52 和 122 比,会误判成“不是直角三角形”。

写逆命题只把话倒过来念,没有交换条件和结论。先分清“如果……”和“那么……”,再交换。

先自己想,再看下一步

六道例题。每次只展开一步,也可以从头看。

例题1:没说斜边,就要分两种

一个直角三角形的两条边长分别是 3 和 4,求第三条边的长。

  1. 题目没说哪条是斜边。第三边可能是斜边,4 也可能是斜边(3 比 4 短,不可能是斜边)。

  2. 情况一:3 和 4 都是直角边,第三边是斜边:

    32+42=25=5

  3. 情况二:4 是斜边,3 是直角边:

    42−32=7

    所以第三边是 5 或 7。两种都要写。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题2:用赵爽弦图证明勾股定理

四个全等的直角三角形(直角边 a、b,a<b,斜边 c)拼成一个边长为 c 的大正方形,中间留下一个小正方形。用它证明 a2+b2=c2。

  1. 大正方形边长是 c,面积是 c2。

  2. 中间小正方形的边长是长直角边减短直角边,即 b−a,面积是 (b−a)2。

  3. 大正方形 = 4 个直角三角形 + 小正方形:

    c2=4×12ab+(b−a)2

    =2ab+b2−2ab+a2

  4. 化简得到:

    c2=a2+b2

    同一个图形的面积,用两种方法算,结果相等,这就是弦图证明的思路。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题3:梯子往下滑,梯脚移多远?

一架长 10 米的梯子斜靠在竖直的墙上,梯脚离墙 6 米。① 梯顶离地多高?② 如果梯顶沿墙下滑 2 米,梯脚向外移动多少米?

  1. 梯子、墙、地面组成直角三角形,梯子长 10 米是斜边。

  2. ① 梯顶高度:

    102−62=64

    =8

    梯顶离地 8 米。

  3. ② 下滑 2 米后,梯顶离地 8 − 2 = 6 米。梯子长度不变,仍是斜边:

    102−62=64

    =8

    梯脚离墙变成 8 米。

  4. 梯脚移动的距离是 8 − 6 = 2 米。

    注意:梯顶滑 2 米,梯脚不一定也移 2 米。这里正好相等,是因为两个三角形的直角边 6 和 8 交换了位置。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题4:折竹问题:设未知数列方程

折竹题型改编:一根竹子高 1 丈(10 尺),从某处折断,竹梢触地处离竹根 3 尺。折断处离地面多高?

一根竹子在中途折断,下段仍竖直,上段从折断处斜向右下,竹梢接触水平地面
折下的竹梢一段是斜边;竖直下段与水平地面组成直角。
  1. 设折断处离地面 x 尺。竖着的一段是 x,地面一段是 3,折下的一段长 10−x 尺,它是斜边。

  2. 由勾股定理列方程:

    x2+32=(10−x)2

  3. 展开右边,两边的 x2 抵消:

    x2+9=100−20x+x2

    20x=91

  4. 解得:

    x=4.55

    折断处离地面 4.55 尺。检验:折下的一段长 5.45 尺,4.55² + 3² = 29.7025 = 5.45²,成立。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题5:蚂蚁爬盒子:先展开,再比较

一个长方体盒子,长 4、宽 2、高 1。一只蚂蚁从下底面的一个顶点 A,沿盒子表面爬到相对的上底面顶点 G(AG 是体对角线的两端)。最短路程是多少?

一只小蚂蚁正沿扁长的长方体纸盒外表面爬行
蚂蚁只能沿盒子表面走;先展开表面,再比较路线。
  1. 蚂蚁只能在表面爬,不能穿过盒子内部。把盒子表面展开压平,A、G 之间连成线段,它是一个直角三角形的斜边。

  2. 有三种展开方式,直角边分别是“两条棱之和”和“第三条棱”:

    (4+2)2+12=37

    (4+1)2+22=29

    (2+1)2+42=25

    =5

  3. 比较:25<29<37,所以最短路程是 5。

    如果直接算体对角线 42+22+12=21,那是穿过盒子内部的长度,不是蚂蚁能爬的路线。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题6:中考常见综合题型

本题为自编练习。凸四边形 ABCD 中,∠B=90°,AB = 3,BC = 4,CD = 12,AD = 13。求四边形 ABCD 的面积。

  1. 连接 AC。在直角三角形 ABC 中,由勾股定理:

    AC=32+42=5

  2. 看三角形 ACD 的三边 5、12、13,最长边是 13:

    52+122=169

    =132

    由勾股定理的逆定理,∠ACD=90°。

  3. 面积分成两个直角三角形:

    12×3×4+12×5×12

    =6+30=36

  4. 四边形 ABCD 的面积是 36。这里先用定理求边,再用逆定理找直角,两步缺一不可。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

知识点速看

第二十章 勾股定理

  • 直角三角形里,两条直角边的平方加起来等于斜边的平方:a2+b2=c2。32+42=9+16=25=52。
  • 求斜边:两直角边 6 和 8,斜边是 36+64=100=10。
  • 求直角边:斜边 13、一条直角边 5,另一条是 169-25=144=12。
  • 反过来也成立:三边满足 a2+b2=c2,就是直角三角形。边长 5、12、13 的三角形,25+144=169,所以是直角三角形。
  • 常用勾股数:3、4、5;5、12、13;8、15、17。三个数一起放大几倍也行,比如 6、8、10。

巧算妙招

这一章有 3 个小窍门,学会了算得又快又对。每个都先问一个问题,再说怎么做,然后做一道例题,最后说什么时候能用、哪里容易错。

妙招 1

背熟几组勾股数,三条边一起放大几倍也能用

先想一想

一个直角三角形两条直角边是 9 和 12,斜边是多少?按部就班要算 92+122,再开方。可如果你一眼看出它是「3、4、5」放大了 3 倍,答案马上就出来了。

怎么做

勾股数,就是正好能做直角三角形三条边的三个正整数。先记住最常见的 4 组(每组最后一个数是斜边):3、4、5;5、12、13;8、15、17;7、24、25。三个数同时乘同一个正整数,还是勾股数。比如 3、4、5 乘 2 是 6、8、10,乘 3 是 9、12、15。为什么放大以后还成立?以放大 3 倍为例:92+122 就是 (9 × 9) + (16 × 9),等于 25 × 9 = 225,正好是 152。每条边都乘 3,每个平方都乘 9,等式两边一起乘 9,还是相等。看到两条边正好是某一组的同一个倍数,第三条边就能直接写出来。

例题

直角三角形两条直角边是 9 和 12,求斜边。

  1. 9 = 3 × 3,12 = 3 × 4,正好是 3 和 4 的 3 倍。
  2. 3、4、5 都乘 3,得到 9、12、15,所以斜边是 15。
  3. 用勾股定理核对一下:92+122=81+144=225=152,对了。

什么时候能用

已知两条边求第三条边;判断三条线段能不能围成直角三角形(是勾股数或者它的倍数就能);梯子靠墙、旗杆这类实际问题。

容易用错的地方

  • 认错了斜边。如果两条边是 9 和 15,而 15 是斜边,另一条直角边是 12;但如果 9 和 15 都是直角边,斜边就是 81+225=306=334,不是 12。先认准哪条是斜边,再去套勾股数。
  • 不成倍数就不能乱套。两条直角边是 5 和 13,斜边是 25+169=194,不是 12。在 5、12、13 里,13 是斜边,不是直角边。
  • 题目只说「两条边是 3 和 4」,没说哪条是斜边,那么第三条边可能是 5(3 和 4 都是直角边),也可能是 7(4 是斜边)。两种情况都要写。
  • 勾股数必须是正整数。0.3、0.4、0.5 能围成直角三角形,但它们不叫勾股数。

妙招 2

求直角边,先加减,再相乘

先想一想

斜边 25,一条直角边 24,另一条直角边是多少?算 252-242,要先算出 625 和 576 再相减。有没有不用算大数平方的办法?

怎么做

有。按勾股定理,另一条直角边的平方,等于斜边的平方减去已知直角边的平方。而斜边的平方减去直角边的平方,等于「斜边加直角边」乘「斜边减直角边」,这还是平方差公式。所以先算和与差,再相乘,最后开方。斜边和直角边相差很小的时候,这样特别省事。

例题

直角三角形的斜边长 25,一条直角边长 24,求另一条直角边。

  1. 斜边加直角边:25 + 24 = 49。
  2. 斜边减直角边:25 - 24 = 1。
  3. 相乘:49 × 1 = 49。49 是另一条直角边的平方,开方得 7。另一条直角边是 7。
  4. 核对一下:252-242=625-576=49,一样。

什么时候能用

已知斜边和一条直角边,求另一条直角边。比如斜边 41、一条直角边 40,(41 + 40) × (41 - 40) = 81,开方得 9,另一条直角边是 9。

容易用错的地方

  • 只有「斜边的平方减去直角边的平方」能这样算。知道两条直角边求斜边,要用平方和,不能用这个办法。
  • 乘完别忘了开方。49 是边长的平方,边长是 7。

妙招 3

折竹子、折旗杆的题,设 x 列方程,两边的 x2 会自己消掉

先想一想

一根 16 米高的旗杆被风吹断了,顶端落在离旗杆底部 8 米的地上。断的地方离地面多高?看起来要解一个带平方的方程,其实最后只是一个一元一次方程。

怎么做

把没断、还竖着的那一段设为 x,那么折下来的那一段就是「全长减 x」。折下来斜着的那一段是斜边。按勾股定理列方程:竖着的一段的平方,加上地面那段的平方,等于斜着那段的平方。展开以后,两边各有一个 x2,正好消掉,剩下一个一元一次方程。

例题

一根 16 米高的旗杆被风吹折,顶端落在离旗杆底部 8 米的地面上。折断处离地面多高?

  1. 设折断处离地面 x 米。竖着的一段是 x 米,折下的一段是 (16 - x) 米,它是斜边。
  2. 列方程:x2+82=(16-x)2。
  3. 展开右边:x2+64=256-32x+x2。两边都有 x2,消掉。
  4. 剩下 32x = 256 - 64 = 192,所以 x = 6。
  5. 检验一下:折下的一段长 16 - 6 = 10 米,62+82=100=102,成立。折断处离地面 6 米。

什么时候能用

折竹子、旗杆折断、绳子垂下来再拉开、长方形纸片折叠以后求线段长,这些「一条边是 x,另一条边是总长减 x」的题。

容易用错的地方

  • 把折下来的一段当成直角边。斜着的那一段才是斜边。
  • 展开 (16-x)2 时漏掉中间的 -32x,或者写成 256-x2。
  • 求出 x 以后,看清题目问的是哪一段:是折断处的高度,是折下部分的长,还是原来的总高度。

中考真题

下面是和本章「勾股定理」对得上的中考原题。先自己做,再点开看讲解。数字没有改过。

2024 江苏南通中考第8题

赵爽弦图与勾股定理

知识点:赵爽弦图把四个全等直角三角形和中间的小正方形拼成大正方形;大正方形的边就是直角三角形的斜边

“赵爽弦图”巧妙利用面积关系证明了勾股定理。如图所示的“赵爽弦图”是由四个全等直角三角形和中间的小正方形拼成的一个大正方形。设直角三角形的两条直角边长分别为 m,n(m>n)。若小正方形面积为 5,(m+n)2=21,则大正方形面积为( )

示意图(自绘,不是原卷扫描)
5 大正方形 n m 中间小正方形面积是 5,直角边为 m、n(m>n)
  1. 12
  2. 13
  3. 14
  4. 15
查看答案与讲解

答案:B

  1. 先看中间的小正方形。四个直角三角形全等,两条直角边分别是 m 和 n,而且 m>n。把它们按弦图那样拼好以后,中间空出来的小正方形边长正好是两条直角边的差 m-n。所以小正方形面积是(m-n)2=5。
  2. 题目又给了(m+n)2=21。这两个式子可以一起用:把它们相加,(m+n)2+(m-n)2=21+5=26。
  3. 左边展开:m2+2mn+n2+m2-2mn+n2=2m2+2n2。所以 2(m2+n2)=26,从而 m2+n2=13。
  4. 大正方形的边,就是直角三角形的斜边。由勾股定理,斜边的平方正好是 m2+n2。所以大正方形的面积是 13,选 B。
  5. 也可以这样记:大正方形面积=四个直角三角形面积+小正方形面积=4×(1/2mn)+5=2mn+5。再用(m+n)2-(m-n)2=4mn,得 21-5=16=4mn,所以 2mn=8,面积=8+5=13。两种算法一致。

独立验算:m2+n2=[(m+n)2+(m-n)2]÷2=(21+5)÷2=13。

将军饮马、角平分线求面积仍在核对完整题干,这一轮还没有补上。平行四边形基础题也还没对到可以一字不差公开的程度。

轮到你,把方法用出来

12 题,每题 1 分,第一次检查计分。答完会给出提示与完整解法,做完可重做。

填空写最简结果,长度只填数字、不写单位。根号可写 √2、sqrt(2) 或 根号2;小数如 4.8,分数如 24/5。也可点输入框下的符号按钮。

第1题

直角三角形的两条直角边分别是 6 和 8,斜边长是?

查看解法

62+82=100

=10

100 是斜边的平方,不是斜边。

第2题

一个直角三角形的两条边长是 3 和 4,第三条边长是?

查看解法

3、4 都是直角边时,第三边 32+42=5;4 是斜边时,第三边 42−32=7。

第3题

直角三角形的斜边长 13,一条直角边长 5,另一条直角边长是多少?

查看解法

132−52=144

=12

第4题

两条直角边都是 1 的等腰直角三角形,斜边长是多少?

查看解法

12+12=2

第5题

下列各组数作为三角形三边长,能构成直角三角形的是?

查看解法

52+122=169

=132

其余三组:22+32=13≠16,42+52=41≠36,62+72=85≠64。

第6题

下列哪一组是勾股数?

查看解法

82+152=64+225

=289

=172

A、B 两组虽然能构成直角三角形,但不全是正整数,不是勾股数;D 组 16+25≠36。

第7题

一架 10 米长的梯子斜靠在墙上,梯脚离墙 6 米,梯顶离地面多少米?

查看解法

102−62=64

=8

梯顶离地 8 米。

第8题

一个长方体盒子,长 4、宽 3、高 12,盒子里能放下的最长木棒是多长?

查看解法

42+32=5

52+122=169

=13

第9题

圆柱高 12 cm,底面周长 10 cm。蚂蚁从下底面的点 A 沿侧面爬到上底面边缘的点 B,A 与 B 在水平面上的投影恰是同一条底面直径的两端,最短路程是多少厘米?

查看解法

展开后,两条直角边是 12 和 10÷2=5:

52+122=169

=13

第10题

三角形三边长 6、8、10。最长边上的高是多少?

查看解法

62+82=100

=102

所以是直角三角形,6、8 是直角边。设斜边上的高为 h:

12×6×8=12×10×h

h=4.8

第11题

命题“如果两个数相等,那么它们的平方相等”的逆命题和它的真假是?

查看解法

交换条件和结论,逆命题是“如果两个数的平方相等,那么这两个数相等”。反例:(−2)2=22,但 −2≠2,所以是假命题。C、D 是否定条件和结论,不是逆命题。

第12题

一根旗杆在离地面 3 米处折断,旗杆顶部落在离旗杆底部 4 米处。旗杆折断前有多高?

查看解法

32+42=5

旗杆原高 3 + 5 = 8 米。

作答只在本页内存中处理,不保存、不上传。刷新页面后重新开始。

教材节名与学习说明

正式节名为:20.1 勾股定理及其应用;20.2 勾股定理的逆定理及其应用。本页把 20.1 分成两个学习课时,课时副标题为学习提示。

节名已与公开的2026春人教版八下电子课本目录核对。例题与练习由鼓捣星球编写(折竹题为常见题型改编),并非原书原题;本页不是出版社官方网站,请以学校发放的课本为准。

读懂一道,算对一道。暂时卡住时,先画图找直角,再从头看例题。

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