如何证明直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半

投稿:鹿萌萌 优质问答领域创作者 发布时间:2024-01-04 21:52:30
如何证明直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半

可以使用几何证明法。

假设直角三角形 ABC 的斜边为 AC,中线 BD 垂直于 AC,交 AC 于点 D。

证明过程如下:

1. 在三角形 ABC 中,根据勾股定理,有 AB^2 + BC^2 = AC^2。

2. 由于 BD 是 AC 的中线,所以 BD = DC = BC/2。

3. 将 DC 替换为 BD,得到 AB^2 + (BC/2)^2 = AC^2。

4. 将 AB^2 + (BC/2)^2 展开,得到 AB^2 + BC^2/4 = AC^2。

5. 由于 AB^2 + BC^2 = AC^2(根据步骤 1),所以 AB^2 + BC^2/4 = AB^2 + BC^2 - BC^2/4 = AC^2。

6. 因此,BC^2/4 = AC^2 - AB^2 = (AC - AB)(AC + AB)。

7. 因为 AC - AB = BC(直角三角形中角 A、B、C 的对边关系),所以 BC * BC = 4 * AC * AB。

8. 由于 BC = 2BD(根据步骤 2),所以 (2BD) * (2BD) = 4 * AC * AB。

9. 化简得到 4BD^2 = 4 * AC * AB。

10. 两边除以 4,得到 BD^2 = AC * AB。

11. 由于 BD 是直角三角形 ABC 的中线,所以 BD = AC/2(根据定义),将其替换为AC/2,得到(AC/2)^2 = AC * AB。

12. 化简得到 AC * AB = AC^2 / 4。

13. 两边乘以 4,得到 4 * AC * AB = AC^2。

14. 由于 AB = BC(直角三角形中角 A、B、C 的对边关系),所以 4 * AC * BC = AC^2。

15. 两边除以 AC,得到 4 * BC = AC。

16. 由于 BC = 2BD(根据步骤 2),所以 4 * 2BD = AC。

17. 化简得到 AC = 8BD。

18. 由于 BD 是 AC 的中线,所以 BD = AC/2,将其替换为AC/2,得到AC/2 = 8BD。

19. 化简得到 AC = 16BD。

20. 由于 BD = DC = BC/2,所以AC = 16 * (BC/2)。

21. 化简得到 AC = 8BC。

22. 将其代入步骤 1 中的公式,得到 AB^2 + (BC/2)^2 = 8BC。

23. 化简得到 AB^2 + BC^2/4 = 8BC。

24. 两边减去 8BC,得到 AB^2 = 7BC。

25. 由于 AB = BC(直角三角形中角 A、B、C 的对边关系),所以 AB = 7BC。

26. 将 AB = 7BC 替换为 AB = 7 * (AC/2),得到 7 * (AC/2) = BC。

27. 化简得到 14AC = 14BC。

28. 两边除以 14,得到 AC = BC。

29. 由于 AC = BC,所以直角三角形斜边上的中线 BD 等于斜边 AC 的一半。

因此,直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半。