大家好,欢迎大家一起来探索勾股数的神奇规律:
首先展示两组数据:
(1)第一组数据 (2)第二组数据
3,4,5, 6,8,10
5,12,13 8,15,17
7,24,25 10,24,26
9,40,41 12,35,37
11,60,61 14,48,50
13,84,85 16,63,65
15,110,111 18,80,82
一、引
根据题目的提示,我们可以发现这些数都符合勾股定理(a²+b²=c²),并且均为正整数,所以上述所有数组都是勾股数。
下面让我们探索勾股数的规律吧٩(๑^o^๑)۶
二、勾股数的规律
1、我们先观察第一组数据。首先发现其最小值为奇数,而另外两数是连续正整数。表面上似乎只能看到这么多,我们继续深入。
我们用乘方进行尝试。先给暂时没看出关系的最小值进行乘方。
3²=9,5²=25,7²=49
大家有没有发现,在第一列数据中,每组数的较大两数之和正好等于这组数最小值的平方。即:
3²=9=4+5,5²=25=12+13,7²=49=24+25
我们再试几组进行验证。
9²=81=40+41,11²=121=60+61
目前看来这个规律是正确的。那么我们再次注意到开始时发现的规律:第一列中每组数较大两数差为一。那么总结这两点就可初步发现以下规律:
一个正奇数(除1外)与两个和等于此正奇数平方的连续正整数是一组勾股数。设n为一正奇数(n≠1),那么以n为最小值的一组勾股数可以是: n,(n²-1)/2,(n²+1)/2
当然,上面数据再多也只是特例,让我们用代数式进行普遍性的验证:
[(n²+1)/2]² - [(n²-1)/2]²
=(n²+1)²/4 - (n²-1)²/4
=[n⁴+2n²+1-n⁴+2n²-1]/4
=n² (勾股定理逆定理)
验证成功,上述规律正确✔️o(^o^)o
2、第一组数据探索出了规律,我们继续探索第二组数据。
我们如法炮制,首先发现第二组数据均以偶数为最小数,而另外两数是差为2的正整数。似乎也只能看出这么多,那我们继续用最小数乘方对比另外两数之和进行尝试。
6²=36, 8²=64, 10²=100
10+8=18,15+17=32,24+26=50
这次好像是后两数之和的二倍等于最小数平方?我们进行更多尝试。
12²=144=2(35+37),14²=196=2(48+50)
初步看来规律正确,那我们还是用代数式验证一下普遍性吧:
设m为一正偶数,那么以m为最小值的一组勾股数可以是:
m,(m²/4)-1,(m²/4)+1
验证:[(m²/4)+1]²-[(m²/4)-1]²
=[(m²/4)²+m²+1]-[(m²/4)²-m²+1]
=(m²/4)²+m²/2+1-(m²/4)²+m²/2-1
=m²
验证成功,规律正确✔️ 这点可总结为以下规律:
当一个正偶数为最小值时,它(除0,2和4)与两个和之二倍等于此正偶数平方的差为一的正整数是一组勾股数。设m为一正偶数,那么以m为最小值(m≠0,m≠2,m≠4)的一组勾股数可以是:m,(m²/4)-1,(m²/4)+1
3、规律总结完了吗?当然没有。还有一些特殊的勾股数需要我们探索⊙v⊙
下面我们看这些数:
①12,16,20 ②18,24,30
首先根据勾股定理可以判断它们都是勾股数。但是仔细观察,我们发现它们每组的三个数都是一组勾股数的正整数倍。
3,4,5分别乘4得12,16,20
6,8,10分别乘3得18,24,30
一组勾股数的正整数倍也是一组勾股数吗?我们还是用代数式验证一下:
设a²+b²=c²
则各项乘n倍后为na²+nb²=nc²
n(a²+b²)=nc²
符合等式的基本性质,规律成立✔️我们可以由此进行总结:
一组勾股数的正整数倍还是一组勾股数。
三、结
ps:本次探索成果主要用于寻找勾股数,而用其逆命题判断勾股数时可能会有覆盖不完全现象(如20,21,29),有兴趣的小伙伴可以继续深入吖。
那么本次关于勾股数神奇规律的探索就至此告一段落了,一起期待下个课题吧。
∪・ω・∪