一些初中小學(xué)數(shù)學(xué)課本沒(méi)有給出解釋的問(wèn)題
在初中課本中,有一些問(wèn)題課本沒(méi)有給出詳細(xì)的解釋,這些問(wèn)題有些曾經(jīng)困擾了我相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,這篇文章是對(duì)其中部分問(wèn)題的一些解釋

先來(lái)個(gè)開胃小菜:兩直線平行時(shí),同位角為什么相等?
這個(gè)問(wèn)題課本并沒(méi)有給出解釋,但實(shí)際上,它是可以由歐氏幾何第五公理直接推出的

由此我們可以直接推出兩直線平行時(shí),同旁內(nèi)角互補(bǔ),也就證明了兩直線平行時(shí)同位角相等。
平行線分線段成比例
這是相似章節(jié)中一個(gè)非常重要的定理,之后的SSS、AA等相似判定定理全都以此為基礎(chǔ)。但這個(gè)定理課本中同樣也沒(méi)有給出證明
實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)三角形的面積比來(lái)證明

至此我們就證明了這個(gè)定理。
邊邊邊定理(SSS)
在初中幾何中,全等判定可以說(shuō)是最重要的定理之一,初二初三大部分幾何定理都以此為基。但這個(gè)定律課本也沒(méi)有給出證明
實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題困擾著我相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間,由于此后的大部分定理都以此為基,證明這個(gè)問(wèn)題所能用的定理就非常的少,不過(guò)最后我還是找到了神器——勾股定理
勾股定理可以通過(guò)神奇的趙爽弦圖來(lái)證明

以此我們可以證明垂直平分線定理及其逆定理


前置條件都OK了,下面我們就正式開始對(duì)邊邊邊定理的證明

我們可以使用神奇的反證法

我們將直線DE右邊的平面劃分為四個(gè)部分

我們?cè)谥本€DE右邊的平面上找一點(diǎn)C’ ,使△DEC'≌△ABC,并假設(shè)點(diǎn)C'在區(qū)域①上

同理,我們可以證得,點(diǎn)C’在區(qū)域②、③、④上均不成立
所以點(diǎn)C'與點(diǎn)F重合,根據(jù)全等定義,△DEC'≌△DEF,又因?yàn)椤鱀EC'≌△ABC,所以△ABC≌△DEF

至此我們就證明了邊邊邊定理,以此為基礎(chǔ)我們還可以證明邊角邊,角邊角等其他全等判定定理,有興趣的同學(xué)可以自己嘗試一下,這里不做贅述
圓錐體積公式
這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是這篇文章里我們接受時(shí)間最早,同時(shí)難度也最大的問(wèn)題了。
這個(gè)問(wèn)題初見于小學(xué)六年級(jí)課本,但實(shí)際上證明它需要使用高中的定積分,不過(guò)初中的我們也可以使用微元法來(lái)證明這個(gè)問(wèn)題(實(shí)際上和定積分沒(méi)什么區(qū)別)
證明這個(gè)問(wèn)題之前我們需要了解一個(gè)公式

這個(gè)問(wèn)題我們可以使用神奇的數(shù)學(xué)歸納法來(lái)證明
顯然當(dāng)n=1時(shí)等式成立

接著再假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)等式成立,證明n=k+1時(shí)等式成立(k為大于等于1的自然數(shù))

聯(lián)系(1)(2)我們就可以證明這個(gè)等式

下面我們就可以正式開始證明圓錐體積公式了
我們先將圓錐等高分成n層

我們以每一層平面被圓錐所截的部分為底,h/n為高,做一個(gè)圓柱(h為圓錐的高)

此時(shí)圓柱的總體積S’就約等于圓錐體積S
我們先來(lái)計(jì)算第i層圓柱的體積

顯然第i層平面與圓錐所夾成的小圓錐與大圓錐相似,相似比為(ih/n)/h,即i/n
小圓錐底面半徑為Ri/n(R為大圓錐底面半徑)

對(duì)各層圓柱體積求和

當(dāng)n趨于無(wú)窮大時(shí),圓柱體積之和無(wú)限接近圓錐體積,(1/3+1/2n+1/6n2)也無(wú)限趨近于1/3

至此我們就得到了圓錐體積公式
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容
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