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2.3 勾股数的性质

勾股定理 · 初二
讲清楚它是什么

定义 勾股数是指满足 $a^2+b^2=c^2$ 的三个正整数,其中 $a,b$ 为直角边,$c$ 为斜边。

从哪来 它建立在 2.1 基本性质 之上。

为什么 勾股定理揭示了直角三角形三边的数量关系:两直角边的平方和等于斜边的平方。当这个关系中的三个边长恰好都是整数时,就形成了勾股数。其本质是整数解的存在性,源于完全平方数之间的特定差值关系(即 $c^2 - b^2 = a^2$ 可因式分解为 $(c-b)(c+b)=a^2$),使得存在无穷多组整数解。

讲法
适合:直观型、记忆型学生 采用“口诀记忆+图形验证”法。先给出最经典的勾股数(3,4,5),让学生在方格纸上画出直角边为3和4的直角三角形,测量斜边长度,发现恰好是5。接着列举几组常见勾股数(如5,12,13;8,15,17),让学生计算验证 $a^2+b^2=c^2$。强调勾股数必须是“正整数”,通过对比 $1, \sqrt{2}, \sqrt{3}$ 或 $1, 2, \sqrt{5}$ 来说明为什么它们不是勾股数。
讲法
适合:逻辑型、推导型学生 采用“代数推导+通项公式”法。从勾股定理 $a^2+b^2=c^2$ 出发,移项得 $a^2 = c^2 - b^2 = (c-b)(c+b)$。引导学生分析 $c-b$ 和 $c+b$ 的奇偶性:因为 $(c+b) - (c-b) = 2b$ 是偶数,所以 $c+b$ 和 $c-b$ 同奇偶。若它们都是奇数,则 $a^2$ 是奇数,$a$ 是奇数,此时 $c,b$ 一奇一偶;若它们都是偶数,设 $c-b=2m, c+b=2n$,则 $a^2=4mn$,即 $a=2k$,进而推导出勾股数的生成公式(欧几里得公式):$a=k(m^2-n^2), b=kmn, c=k(m^2+n^2)$(其中 $m>n>0$)。通过代入 $m=2, n=1$ 得到 3,4,5;$m=3, n=2$ 得到 5,12,13,展示勾股数的生成规律。
讲法
适合:应用型、竞赛型学生 采用“性质归纳+快速判断”法。总结勾股数的核心性质:(1) 必有一个偶数;(2) 若 $a,b,c$ 互质(本原勾股数),则 $a,b$ 中必有一个奇数一个偶数,且 $c$ 为奇数;(3) 勾股数可以成倍放大,如 (3,4,5) 的2倍是 (6,8,10),也是勾股数。训练学生快速判断:看到一组数,先检查最大数是否为奇数(本原勾股数斜边必为奇数),再检查两直角边是否一奇一偶,最后快速计算平方和验证。例如判断 (7, 24, 25):25是奇数,7和24一奇一偶,$7^2+24^2=49+576=625=25^2$,是勾股数。
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练一道
基础题
判断下列各组数是否为勾股数:(1) 6, 8, 10;(2) 1, 2, 3。
变式
已知直角三角形的两条直角边分别为 $a$ 和 $b$,斜边为 $c$,且 $a=15, c=17$,求 $b$ 的值,并判断 15, b, 17 是否为勾股数。
试试手自己判
检测题
下列各组数中,是勾股数的是( ) A. 1, 2, 3 B. 3, 4, 5 C. 0.3, 0.4, 0.5 D. $\sqrt{3}, \sqrt{4}, \sqrt{7}$
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
- 选 B 且能说明 3,4,5 均为正整数且 $3^2+4^2=5^2$,判对。
- 选 A 或 C 或 D,判错。需指出 A 不满足平方和关系;C 不是整数;D 不是整数。
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