Luận văn Một số chứng minh định lý pythagoras

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VĂN THỊ THU HÀ MỘT SỐ CHỨNG MINH ĐỊNH LÝ PYTHAGORAS LUẬN VĂN THẠC SĨ TOÁN HỌC Thái Nguyên - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VĂN THỊ THU HÀ MỘT SỐ CHỨNG MINH ĐỊNH LÝ PYTHAGORAS LUẬN VĂN THẠC SĨ TOÁN HỌC Chuyên ngành: Phương pháp Toán sơ cấp Mã số: 60 46 01 13 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TẠ DUY PHƯỢNG Thái Nguyên - 2017 Mục lục Mở đầu Chương Các chứng minh hình học định lý Pythagoras 1.1 1.2 Các chứng minh định lý Pythagoras 1.1.1 Người Ả rập người Trung Quốc 1.1.2 Các chứng minh Pythagoras 1.1.3 Chứng minh định lý Pythagoras sách Cơ sở Euclid 1.1.4 Ghép hình vuông Lưu Huy Archimedus 10 1.1.5 Biến đổi ghế cô dâu Kurrah 12 1.1.6 Chứng minh Bhaskara 14 Một số chứng minh hình học khác 15 Chương Các chứng minh đại số lượng giác định lý Pythagoras 37 2.1 Các chứng minh đại số định lý Pythagoras 37 2.2 Các chứng minh lượng giác định lý Pythagoras 59 Chương Chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác 63 3.1 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý dây cung gãy 63 3.2 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý Bottema 65 3.3 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý thảm 67 3.4 Chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác 70 Kết luận 77 Tài liệu tham khảo 78 Mở đầu Định lý Pythagoras ứng dụng quen thuộc chương trình toán phổ thông Nhiều kiến thức toán học đại (chuẩn, không gian định chuẩn, tính chất vuông góc, ) phát triển từ định lý Pythagoras Định lý Pythagoras định lý toán học thể qui luật giới tự nhiên, có nhiều chứng minh liên quan đến nhiều kiến thức toán khác Một số tài liệu Tiếng Việt giới thiệu định lý Pythagoras Thí dụ, [1] giới thiệu 15 cách chứng minh định lý Pytagoras cách ghép hình Tuy nhiên, nhiều chứng minh định lý Pythagoras vấn đề liên quan chưa đề cập tài liệu Tiếng Việt Theo hiểu biết chúng tôi, chưa có luận văn Thạc sĩ trình bày định lý Pythagoras Cũng chưa có sách Tiếng Việt viết chuyên sâu định lý Pythagoras Luận văn Một số chứng minh định lý Pythagoras có mục đích trình bày 60 (trong số khoảng 400) cách chứng minh khác định lý Pythagoras Luận văn gồm Mở đầu, ba chương, kết luận tài liệu tham khảo Cụ thể chương sau: • Chương Các chứng minh hình học định lý Pythagoras • Chương Các chứng minh đại số lượng giác định lý Pythagoras • Chương Chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác Luận văn hoàn thành hướng dẫn tận tình PGS.TS Tạ Duy Phượng (Viện Toán học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam) Đặc biệt Thầy cung cấp nhiều tài liệu biên tập kĩ luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Tôi xin cảm ơn Khoa Toán-Tin, Khoa Sau Đại học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Trường Trung học sở Lương Khánh Thiện, Kiến An, Hải Phòng bạn bè, người thân, đồng nghiệp tạo điều kiện, động viên cổ vũ thực kế hoạch học tập Thái Nguyên, ngày 13 tháng năm 2017 Tác giả Văn Thị Thu Hà Chương Các chứng minh hình học định lý Pythagoras 1.1 1.1.1 Các chứng minh định lý Pythagoras Người Ả rập người Trung Quốc Phát biểu định lý Pythagoras tìm thấy bảng đất sét người Babylon (1900-1600 trước Công nguyên), xem Hình 1.1 Hình 1.1 Bảng đất sét người Babylon Euclid (300 năm trước Công nguyên) người phát biểu chứng minh định lý đảo định lý Pythagoras sách Cơ sở Ông Người Ấn Độ (thế kỉ 8-thế kỉ trước Công nguyên) người Trung Quốc biết đến định lý Pythagoras từ sớm Cuốn sách Chu bễ toán kinh coi từ thời nhà Chu (1046-771 trước Công nguyên) nhắc tới tam giác (3, 4, 5) áp dụng phép câu cổ (câu, cổ: cạnh góc vuông) đo đạc Phép câu cổ (định lý Pythagoras) nghiên cứu sâu tác phẩm Cửu chương toán thuật (được coi Trần Sanh (khoảng năm 152 trước Công nguyên) Lưu Huy (thế kỉ III) Tổ Xung Chi (thế kỉ V) bổ sung Hình 1.2 hình Cửu chương toán thuật Hình 1.2 Một hình ảnh sách Cửu chương toán thuật 1.1.2 Các chứng minh Pythagoras Chứng minh (Pythagoras, xem [6], trang 29-30) Cách chứng minh sử dụng phân chia khác hai hình vuông giống có diện tích Hình 1.3 Chứng minh Pythagoras - Chứng minh Hình vuông (A) chia thành hình vuông to (1) bốn hình tam giác nhỏ ab màu xám đậm (mỗi hình có diện tích S = ) Hình vuông (B) chia thành hai hình vuông (2), (3) bốn hình tam giác nhỏ màu xám nhạt hình tam giác màu xám đậm (cũng có ab diện tích S = ) Kí hiệu [X] diện tích hình X Ta có   [A] = [1] + 4S ⇒ [1] = [2] + [3] ⇒ c2 = a2 + b2  [B] = [2] + [3] + 4S Chứng minh (Pythagoras, xem [6], trang 29-30) Hình A chia thành hình ab vuông cạnh c ba hình tam giác nhỏ có diện tích S = Hình 1.4 Chứng minh Pythagoras - Chứng minh Hình B chia thành hai hình vuông có cạnh a, b ba hình tam ab giác nhỏ có diện tích S = Từ ta có, diện tích hình vuông cạnh c tổng diện tích hai hình vuông cạnh a b hay c2 = a2 + b2 1.1.3 Chứng minh định lý Pythagoras sách Cơ sở Euclid Euclid (330-275 trước Công nguyên) sách Cơ sở tiếng trình bày nhiều cách chứng minh định lý Pythagoras định lý Pythagoras đảo Chứng minh (Euclid, xem [5], trang 32-45, xem [6], trang 36-41) Xét ∆DJI ∆AJG có IJ = JG, DJI = AJG, JD = JA nên ∆DJI = ∆AJG (c.g.c) (1.1) Hình 1.5 Cối xay gió Euclid Ta có IJ.d(D; IJ) IJ.JG SIJGH = = ⇒ SIJGH = 2S∆IJD , 2 JA.d(G; JA) JA.BA SABKJ = = ⇒ SABKJ = 2S∆GJA S∆GJA = 2 S∆IJD = (1.2) (1.3) Từ (1.1), (1.2) (1.3) suy SHGJI = SKBAJ Tương tự ta có SGDEF = SBCDK Do SHGJI + SGDFE = SKBAJ + SBCDK = SACDJ Suy JG2 + GD2 = JD2 , hay a2 + b2 = c2 Chứng minh (Euclid, xem [6], trang 42-44) Giả sử tam giác có độ dài ba cạnh thỏa mãn a2 + b2 = c2 Hình 1.6 Chứng minh định lý Pythagoras đảo Euclid 10 Ta tạo đoạn thẳng vuông góc với cạnh a có độ dài b = b Dựng tam giác vuông với hai cạnh a b Khi cạnh huyền x có độ dài x2 = a2 + b2 = c2 Do x = c Như tam giác tạo tam giác ban đầu theo cạnh-cạnh-cạnh; có nghĩa góc γ tam giác ban đầu có giá trị góc 90◦ tam giác Định lý Pythagoras ngược chứng minh Hình 1.7 Chứng minh định lý Pythagoras đảo Euclid Chứng minh định lý Pythagoras đảo cách chứng minh đặc biệt gặp: Thông thường với lối chứng minh đảo ta dễ rơi vào ngộ nhận cách chứng minh này, lời giải đưa cách tự nhiên hợp lí, nhanh chóng đưa đến kết Đồng thời, thay đổi cách nhìn người đọc lối chứng minh đảo: không khó mà lại thú vị nhìn nhận vấn đề cần chứng minh 1.1.4 Ghép hình vuông Lưu Huy Archimedus Chứng minh (Lưu Huy, khoảng năm 275 TCN) Chứng minh Lưu Huy thuộc loại chứng minh xếp hình Hai hình vuông nhỏ chia để xếp vào hình vuông lớn Vậy Lưu Huy nghĩ để đưa đến ý tưởng xếp hình này? Tại ông lại sử dụng hai tam giác có góc tù với cạnh không nhau? Thêm nữa, Lưu Huy lại chia ba hình vuông thành 14 mảnh thay 20 mảnh? Câu trả lời có lẽ bắt nguồn từ Archimedes (287 - 212 trước Công nguyên), ba nhà toán học vĩ đại Hy Lạp cổ đại Trò chơi Stomachion biết đến với tên hình vuông Archimedes Trong trò chơi này, lưới hình vuông 12 × 12 cắt thành 14 mảnh đa giác 64 BC ∆BCF tam giác cân với CFB = BFC = α Khi góc ACB = 2α Trong đường tròn cho, ACB = APB nhìn cạnh Do đó: APB = 2α = 2CFB = AFB Trong đường tròn ngoại tiếp ∆ABF, PA = PB APB = 2AFB nên P tâm đường tròn Vì vậy, kẻ PM ⊥ AF, M trung điểm AF hay AM = MF = MC +CF = MC +CB định lý dây cung gãy chứng minh Bui Quang Tuan dùng định lý để chứng minh định lý Pythagoras sau (Hình 3.2) Hình 3.2 Chứng minh Bui Quang Tuan sử dụng định lý dây cung gãy Vẽ ∆ABC vuông C, AB đường kính đường tròn ngoại tiếp tâm O Gọi P điểm cung ACB ∆APB vuông cân vuông P Giả sử AC > BC, gọi M hình chiếu vuông góc P lên AC Đường thẳng PM cắt AB N B hình chiếu vuông góc B lên PM Đặt BC = a, AC = b, AB = c Tứ giác BCMB hình chữ nhật nên MB = BC = a Áp dụng Định lý dây cung gãy ta có AM = AC + BC a + b = , 2 MC = a+b b−a −a = 2 Tam giác ∆PMC vuông cân M nên MP = MC = b−a Vì AM BB S∆MNB = S∆ANB nên ta có c2 = S∆ABP = S∆APM + S∆PMB + S∆AMN + S∆MNB 65 = S∆APM + S∆PMB + S∆AMN + S∆ANB = S∆APM + S∆PMB + S∆AMB AM MC MB + MP + AM 2 a−b a+b b − a b − a a + b a a2 + b2 + + = 2 2 2 = MP = Suy c2 = a2 + b2 Ta có điều phải chứng minh Định lý dây cung gãy định lý tương đối lạ song cách chứng minh lại ngắn gọn sử dụng tính chất góc đường tròn cộng đoạn thẳng đơn giản Dựa vào kết định lý dây cung gãy, đồng thời vẽ thêm hình phụ, Bui Quang Tuan đưa toán lối chứng minh mà chất việc sử dụng khéo léo biểu thức liên quan diện tích 3.2 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý Bottema Chứng minh 60 (Định lý Bottema, xem [4], Proof 86) Các chứng minh dùng định lý Bottema Hình 3.3 Định lý Bottema Xét hai hình vuông ACBc Ba BCAc Ab chung đỉnh C Trung điểm M đoạn Ab Ba có vị trí độc lập so với giữ A B cố định (xem Hình 3.3) Kẻ đường BaU, MW , AbV CZ vuông góc với AB Đường thẳng MW đường 66 Hình 3.4 Chứng minh hình học định lý Bottema trung bình hình thang BaUVAb nên MW = (BaU + AbV ) Do Ba AC = 90◦ nên Ba AU CAZ phụ Suy ∆Ba AU = ∆ACZ (cạnh huyền - góc nhọn) Vậy BaU = AZ Tương tự ta có AbV = BZ Từ ba quan hệ trên, ta MW = BaU + AbV AZ + BZ AB = = = AW 2 không phụ thuộc vào vị trí C Nghĩa ta cần tìm trung điểm W AB đoạn vuông góc nửa AB hay M tâm hình vuông dựng cạnh AB Từ định lý Bottema, Bui Quang Tuan đưa cách chứng minh định lý Pythagoras Xét ∆ABC vuông C Dựng tam giác vuông cân ∆AA C BB C hai cạnh AC BC (hình 31.3) Theo định lý Bottema, trung điểm M A B đỉnh ∆MAB vuông cân (không phụ thuộc vào vị trí điểm C) Ta có ∆ACA vuông cân A suy ACA = 45◦ , tam giác ∆BCB vuông cân B suy BCB = 45◦ Ta có A CB = 45◦ + 90◦ + 45◦ = 180◦ nên C ∈ A B Áp dụng bổ đề Bui Quang Tuan (xem [4]) AA BC, BB AC ta có S∆ACA + S∆BCB = 2S∆AMB (3.1) 67 Hình 3.5 Chứng minh Bui Quang Tuan Đặt BC = BB = a, AC = AA = a, AB = 2OM = c Suy b2 a2 , S∆ACA = , 2 2 Từ (3.1) (3.2) suy a + b = c S∆BCB = c c c2 S∆AMB = = 2 (3.2) Mặc dù định lý Bottema không quen thuộc cách dựng hình chứng minh dựa kiến thức sở đường trung bình hay tam giác Bui Quang Tuan tiếp tục đơn giản cách chứng minh việc sử dụng phương pháp cộng diện tích thông thường nhanh chóng đến kết a2 + b2 = c2 3.3 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý thảm Định lý thảm phát biểu sau Định lý 3.3.1 (Định lý thảm) Nếu hai thảm diện tích có phần chồng lên sau loại bỏ phần chồng phần lại có diện tích Trường hợp hai thảm, ta xét ∆BMD ∆BMC Xét ∆BMD ∆BMC chung cạnh BM đường cao, DA = CB, nên S∆BMD = S∆BMC 68 Hình 3.6 Định lý thảm hệ Từ ta có S∆BMD − S∆BMR = S∆BMC − S∆BMR ⇒ S∆DMR = S∆BCR Ta có hệ quan trọng: Trong hình thang, kẻ hai đường chéo, ta bốn tam giác Khi hai tam giác số bốn có cạnh cạnh bên có diện tích Tony Foster đưa số cách chứng minh định lý Pythagoras sử dụng tính chất hình thang Chứng minh 61 (xem [4], Proof 103) Trong hình này, độ dài cạnh kí hiệu A, B, C Hình 3.7 Cách chứng minh thứ Tony Foster Đầu tiên, ta tìm hình tam giác vuông cân cạnh C nhận thấy hai hình tam giác so le với có diện tích tính chất chứng minh hình thang Vì thiết lập tổng tam giác hình ta có A2 B2 C2 + = 2 69 suy A2 + B2 = C2 Chứng minh 62 (xem [4], Proof 103) Cách chứng minh thứ hai Tony Foster phức tạp Hình 3.8 Cách chứng minh thứ hai Tony Foster Xét tam giác vuông cân KMO với cạnh bên C Từ tính chất hai tam giác tạo đường chéo hình thang suy S∆NOQ = S∆MPQ Ta lại có S∆JLN = S∆KNM JK LM, LN = NM, S∆OLN = S∆PNM OP LM, LN = NM Suy S∆JLO = S∆KPM , C2 = S∆KOM = S∆KOQ + S∆MPQ + S∆KPM = S∆KOQ + S∆NOQ + S∆JLO A2 B2 A2 = + = S∆KNO + 2 Suy C2 = A2 + B2 Chứng minh 63 (xem [4], Proof 103) Cách chứng minh thứ ba Tony Foster biến thể hai cách minh họa Hình 3.9 Ba cách chứng minh liên tiếp Tony Foster từ đơn giản đến phức tạp bắt nguồn từ định lý thảm Đây định lý nghe lạ có phần hiển nhiên Tony mở lối tư sáng tạo việc cắt, di chuyển ghép hình vẽ để đưa đến đích chứng minh Với cách Chứng minh 63 cách có tiếp nối hai cách chứng minh trên, nêu hình vẽ phần diện tích tô màu Dễ dàng nhận thấy: diện tích hình vuông cạnh C tổng diện tích bốn hình tam giác nhỏ hình bình hành C2 = A2 + B2 70 Hình 3.9 Cách chứng minh thứ ba Tony Foster 3.4 Chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác Mục dành để trình bày số cách chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác (chẳng hạn, định lý Heron, Pappus, Kurrah, Stewart, Protemy, ) Trước hết ta phát biểu định lý Heron sau: Định lý 3.4.1 (Định lý Heron) Giả sử tam giác thường có ba cạnh a+b+c a, b c Gọi s = nửa chu vi Khi diện tích A tính theo công thức A= s(s − a)(s − b)(s − c) Hình 3.10 Định lý Heron 71 Chứng minh 64 (xem [8]) Xét tam giác có độ dài cạnh a, b, c Gọi a+b+c p= nửa chu vi tam giác, diện tích A Khi có A2 = s(s − a)(s − b)(s − c) Xét tam giác vuông có hai cạnh góc vuông có độ dài a, b cạnh huyền c ab Khi tam giác vuông có diện tích A = Ta lại có s−a = Tương tự s−b = a+b+c −a + b + c −a = s a−b+c , s s−c = a+b−c Ta có 16A2 = 16s(s − a)(s − b)(s − c) = 2s.2(s − a)2.(S − b)2.(s − c) = (a + b + c)(−a + b + c)(a − b + c)(a + b − c) = 2a2 b2 + 2a2 c2 + 2b2 c2 − (a4 + b4 + c4 ) Mặt khác 16A2 ab = 16 2 = 4a2 b2 nên 4a2 b2 = 2a2 b2 + 2a2 c2 + 2b2 c2 − (a4 + b4 + c4 ) ⇒ (a4 + 2a2 b2 + b4 ) − 2a2 c2 − 2b2 c2 + c4 = ⇒ (a2 + b2 )2 − 2c2 (a2 + b2 ) + c4 = ⇒ (a2 + b2 ) − c2 =0 ⇒ a2 + b2 = c2 Ta có điều phải chứng minh Đây cách chứng minh áp dụng định lý Heron phổ biến để tính diện tích tam giác áp dụng với tam giác có độ dài cạnh mà không cần đặc biệt góc Ở đây, tác giả cách chứng minh đem áp dụng tam giác vuông, đồng thời làm đơn giản hóa biểu thức đại số cách làm 72 công thức tính diện tích cách bình phương diện tích đồng thời nhân lên 16 lần vế Tiếp theo ta chứng minh định lý Pythagoras định lý Pappus Ta phát biểu định lý Pappus sau: Định lý 3.4.2 (Định lý Pappus) Từ ∆ABC, dựng hai hình bình hành ABDE, ACFG dựa hai cạnh tương ứng AB AC (xem Hình 3.11) Kéo dài DE FG cắt H Vẽ BM = CN = HA song song với HA, ta hình bình hành SBMNC = SADDE + SACFG Hình 3.11 Định lý Pappus Kéo dài HA cắt BC K MN L Khi LK chia hình bình hành BCNM thành hai hình bình hành BKLM CKLM Ta chứng minh SBKLM = SABDE Kéo dài MB cắt DE P Ta có SABDE = SABPH (do hai hình có đáy AB, độ dài đường cao DH AB) Ta có: SABPH = 2SABH Mặt khác: SABH = SBKM (do HA = BM, độ dài hai đường cao BM HA ) Suy SABDE = 2SABH = 2SBKM = SBKLM (3.3) Chứng minh tương tự ta có SCKLM = SACFG (3.4) 73 Từ (3.3) (3.4) suy SABDE + SACFG = SBKLM + SCKLN = SBCNM Bây ta dùng định lý Pappus để chứng minh định lý Pythagoras Chứng minh 65 (xem [5], trang 58-59) Định lý Pythagoras trường hợp đặc biệt định lý Pappus góc A vuông hai hình bình hành ban đầu trở thành hai hình vuông Lúc ta có AB2 + AC2 = BC2 Định lý chứng minh Cách chứng minh biểu thức liên quan lẫn mặt diện tích, song có khác biệt lẽ trường hợp đặc biệt áp dụng định lý Pappus Định lý Pappus định lý đẹp mang đến cho người đọc biểu thức liên quan diện tích hình bình hành mà có định lý nhắc đến Và đặc biệt hơn, để chứng minh định lý Pappus ta lại tiếp tục sử dụng liên tiếp phép toán diện tích Có thể gọi cách chứng minh túy diện tích Định lý 3.4.3 (Định lý Ptolemy) Tứ giác lồi ABCD nội tiếp đường tròn tổng tích cặp cạnh đối diện tích hai đường chéo, nghĩa AB.CD + AD.BC = AC.BD Chứng minh định lý Ptolemy Xét hình vẽ Hình 3.12 Định lý Ptolemy Lấy M thuộc đường chéo AC cho ADB = MBC 74 Xét ∆ABD ∆MBC có ABD = MCB, ABD = MBC nên ∆ABD ∼ ∆MBC (g.g) Do ta có AD MC = ⇒ AD.BC = BD.MC BD BC (3.5) Ta lại có BA BM = BD BC ABM = DBC nên ∆ABM ∼ ∆DBC Suy AB BD = ⇒ AB.CD = AM.BD AM CD (3.6) Từ (3.5) (3.6) suy AD.BC + AB.CD = BD.MC + AM.BD = AC.BD Vậy AD.BC + AB.CD = AC.BD Như định lý Ptolemy chứng minh Trường hợp đặc biệt - Định lý Pythagoras Chứng minh 66 (xem [3]) Xét hình chữ nhật ABCD, rõ ràng tứ giác nội tiếp Vì ta có AB.CD + AD.BC = AC.BD Do AB = CD, AD = BC, AC = BD nên AB2 + BC2 = AC2 Ta hoàn thành chứng minh định lý Pythagoras Định lý Ptolemy thường xuyên sử dụng toán chứng minh liên quan đến hình tròn Trong [3] nêu nhiều cách chứng minh nhiều ứng dụng định lý Ở nêu cách chứng minh sử dụng kiến thức hình học đơn giản Cách chứng minh giúp em học sinh từ trung học sở hiểu mở rộng áp dụng Định lý Pythagoras trường hợp đặc biệt định lý Ptoleme tứ giác trở thành hình chữ nhật Kurrah nghiên cứu tam giác không vuông mở rộng định lý Pythagoras sau 75 Định lý 3.4.4 (Định lý Kurrah) Cho tam giác thường AED có ba cạnh AD, AE ED Giả sử góc AED hình vẽ Dựng hai đoạn thẳng EB EC cho ABE = DCE = α Khi ta có AE + ED2 = AD(AB +CD) Chứng minh định lý Kurrah Xét hình vẽ sau Hình 3.13 Định lý Kurrah Ta có ∆ABE ∼ ∆AED (do BAE chung ABE = AED = α) nên AE AD = ⇒ AE = AB.AD AB AE (3.7) Tiếp theo, ∆ECD ∼ ∆AED (do EDC chung, ECD = AED = α) nên ED AD = ⇒ ED2 = AD.CD CD ED Từ (3.7) (3.8) suy AE + ED2 = AB.AD + AD.CD Vậy AE + ED2 = AD(AB +CD) Như ta hoàn thành phép chứng minh định lý Kurrah Trường hợp đặc biệt - Định lý Pythagoras Chứng minh 67 (xem [8]) Khi α = 90◦ EB EC trùng nên BC = Do AE + ED2 = AD2 AB +CD = AD (3.8) 76 Định lý Kurrah không quen thuộc chứng minh định lý Kurrah lại đơn giản dễ hiểu dựa việc sử dụng tam giác đồng dạng Ở cách chứng minh này, cách làm đặc biệt hóa tam giác nhắc đến định lý Kurrah mà định lý Pythagoras chứng minh nhanh chóng Đồng thời thông qua chứng minh định lý Kurrah đưa đến cho người đọc ý tưởng áp dụng sáng tạo lấy thêm điểm tạo góc Chứng minh 68 (Stuart Anderson, 2010, xem [4], Proof 88) Trong hình tròn tâm O, vẽ ∆ABC ∆DEF vuông C F Hai tam giác DE ⊥ BC Khi DE cắt đôi BC AB cắt đôi EF Hình 3.14 Chứng minh Stuart Anderson với dựng hình David (ngôi sáu cánh đạo Do Thái) Do E điểm cung lớn BC nên theo định lý dây cung gãy, EF cắt AB + AC AB − AC AB thành đoạn Đồng thời ta có 2 AB + AC AB − AC EF EF BC BC = = 2 2 2 hay AB2 − AC2 = BC2 Điều dẫn đến AB2 = AC2 + BC2 Cách chứng minh xuất phát từ ý tưởng sáu cánh đạo Do Thái có biến đổi mà cụ thể lồng ghép ngược chiều hai tam giác vuông nội tiếp đường tròn ∆ABC ∆DEF Sự khéo léo lồng ghép đưa đến gợi ý điểm cung làm cách chứng minh trở nên đơn giản 77 Kết luận Những kết đạt Luận văn “Một số chứng minh định lý Pythagoras” phân loại trình bày 60 cách (trong tổng số khoảng 400) cách chứng minh định lý Pythagoras Vì nhiều lí do, luận văn chưa trình bày hết số lượng lớn cách chứng minh định lý Pythagoras Tuy nhiên, theo chúng tôi, luận văn cho tranh tương đối toàn cảnh phương pháp chúng minh định lý Pythagoras Một số chứng minh cổ điển (trước Công nguyên) số chứng minh (trong năm gần đây, năm 2016), số chứng minh người Việt Nam (tác giả Bui Quang Tuan, tác giả Tran Quang Hung) nước biết đến trình bày luận văn Hi vọng luận văn giáo viên, học sinh bạn yêu thích toán học quan tâm sử dụng Đề xuất số hướng nghiên cứu Sau kết đạt luận văn, cố gắng nghiên cứu cách chứng minh khác cho định lý cổ điển thú vị Chúng hi vọng vấn đề tiếp sau luận văn nghiên cứu thời gian tới 78 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Nguyễn Phước (2011), “Chứng minh định lý Pythagoras cách ghép hình”, Tạp chí Toán học Tuổi trẻ số 408 [2] Văn Thị Thu Hà, Nguyễn Hoàng Vũ (2017), “Một số chứng minh định lý Pythagoras” Gửi in Kỷ yếu Hội thảo Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi (chủ biên : GS.TSKH Nguyễn Văn Mậu) [3] Lê Quốc Hán (2012), Ẩn sau định lý Ptoleme, Nhà xuất Giáo dục Tiếng Anh [4] A Bogomolny, Pythagore Theorem with its many proofs, from Interactive Mathematics Miscellany and Puzzles, http://www.cut-the- knot.org/pythagoras/index.shtml [5] E Maor (2007), The Pythagore Theorem: A 4000 year History, Princeton University Press [6] J C Sparks (2008), The Pythagore Theorem: Crown Jewel of Mathematics, Published by Authohouse, USA [7] E S Loomis (1972), The Pythagore Proposition, Second Edition, National Council of Teachers of Mathematics, USA [8] Các tạp chí toán, sách toán trang web toán tiếng Việt tiếng Anh ... 3.2 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý Bottema 65 3.3 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý thảm 67 3.4 Chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác 70 Kết luận. .. 37 2.2 Các chứng minh lượng giác định lý Pythagoras 59 Chương Chứng minh định lý Pythagoras nhờ định lý hình học khác 63 3.1 Chứng minh định lý Pythagoras từ định lý dây cung gãy... tam giác Định lý Pythagoras ngược chứng minh Hình 1.7 Chứng minh định lý Pythagoras đảo Euclid Chứng minh định lý Pythagoras đảo cách chứng minh đặc biệt gặp: Thông thường với lối chứng minh đảo