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勾股树模型(毕达哥拉斯树)
拖动摆点或改变直角三角形锐角,树整体摆动,但每一层正方形面积之和恒等于底面积 25
【理论题目】
在边长为 s = 5 的正方形顶边上作一个直角三角形(两锐角为 θ 与 90°−θ),再分别以该直角三角形的两条直角边为边长向外作正方形,对每个新正方形递归此操作(共 5 层)。求证:第 k 层(k = 0, 1, 2, …)所有正方形的面积之和恒等于底正方形面积 s² = 25。
【思路】
对任一父正方形(边长 c,面积 c²),其顶边是子直角三角形的斜边,两直角边 a = c·cosθ、b = c·sinθ 满足勾股定理 a² + b² = c²。即两个子正方形面积之和恰等于父正方形面积。逐层传递:第 k 层面积和 = 第 k−1 层面积和 = … = s²,与每层各三角形锐角取何值无关。
【结论】
任意层面积和 ≡ s² = 25(勾股定理的连锁反应),5 层总可见面积 ≡ 125。
▶ 播放动画
未播放时可直接拖动树顶摆点改变倾角
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