探索勾股数组

        在经历完整的勾股定理建构历程,也就是从猜想到证明的这一个程后,我们开始有了新的探索。

        我们都知道,勾股定理是:在一个直角三角形中,两只角边的平方和等于斜边的平方,用符号语言表示就是:在▲ABC中,∠C=90°\implies a²+b²=c²。我们通过练习,已经知道3,4,5满足勾股定理,5,12,13,也满足勾股定理。这样三个可以满足勾股定理的正整数,我们称之为“勾股数组”。那么我们自然就会想到,可以不可以找到勾股数组的一种规律呢?这就是我们进一步探索的。(因为我的探索不是很完整,所以就只写奇数的规律)

        先来观察如下的勾股数组:

(3.4.5)(5.12.13)(7.24.25)(9,40,41)...

        我们发现,这些勾股数组的第一个数字,都是奇数,那我们顺着这样的规律,往下的勾股数的第一个,应该是11,13,15等。我们还发现,勾股数的第三个,比第二个大1.这样,我们只要找到第一个数和的第二个数之间的某种规律,就可以找到无数个勾股数组,也就是找到了勾股数的规律。

        在这里,我借鉴了练习册上的一道题,题目引导我们:4=1×(3+1)12=2×(5+1)24=3×(7+1)40=4×(9+1).可以发现,勾股数组的第二个数,就是第一个数加上1,再乘上一个数字。这个数字,其实代表的是这是第几个第一个数是奇数的勾股数。

        如果我们现在把勾股数组写成(a,b,c)(a>3且为奇数),那么b就可以表示为(a+1),再乘上这是第几个勾股数组。那么接下来,我们就要发现这个a于这个勾股数是第几个之间的某种关系。

        再回到特例,第一个勾股数组的第一位是3,第二个勾股数的第一位是5,第三个勾股数的第一位是7.我们发现,勾股数组的第一位减去一的差在除以二,就是这个勾股数组是第几个。如果一组勾股数组的第一位是a的话,那么这个勾股数组就是第\frac{a-1}{2} 个。那么这个勾股数组的第二位,也就是b就可以表示为:\frac{a-1}{2} ×(a+1),运用平方差公式化简一下就可以得到\frac{a^2-1}{2} .而勾股数组的第三位,也就是c,比b大1,所以可以表示为\frac{a^2-1}{2} +1.化简就是\frac{a^2+1}{2}

        所以说,一个勾股数组(a,b,c)就可以表示为(a,\frac{a^2-1}{2} 
\frac{a^2+1}{2} )我们随意给出一个a的值,带入公式中,就可以得到一个勾股数组。

        那么如何检验我们的公式是否正确呢?我们把它带入勾股定理中,看看是否不论在何时,这个公式都满足勾股定理。

a^2+(\frac{a^2-1}{2} )^2=(\frac{a^2+1}{2} )^2

a^2+\frac{a^4-2a^2+1}{4}=\frac{a^4+2a^2+1}{4}

4a^2+a^4-2a^2+1=a^4+2a^2+1

        最后合并同类项,就可以得到1=1这样一个永远成立的等式。不管a取什么值,我们所得到的公式都是可以满足勾股定理的,这也就验证了我们的猜想。

        当然,这只是适用于a为奇数的情况。当a等于偶数的时候,我们发现勾股数组的第二个数有时是奇数有时是偶数,所以我暂时没有找到可以联系第一位数与第二位数的关系。这也是下一步要探索的。

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