피타고라스의 정리는 수많은 방법으로 증명이 이루어졌어요. 그중에서 가장 유명한 증명 방법인 유클리드의 증명가필드의 증명 방법에 대해서 알아보죠.

피타고라스의 정리, 피타고라스 정리의 증명에서도 피타고라스의 증명바스카라의 증명을 알아봤지만, 이 글에서 설명할 유클리드의 증명과 가필드의 증명도 아주 유명한 증명이라서 꼭 이해해야 해요.

피타고라스의 증명 방법은 이 외에도 엄청나게 많아요. 그걸 다 알 필요는 없지만 그래도 두 글에서 설명했던 몇 가지 정도는 알고 있어야 해요.

유클리드의 증명

유클리드의 증명은 좀 까다로운 방법을 이용해서 증명합니다.

직각삼각형 세 변의 길이를 한 변으로 하는 정사각형을 그리고 그 넓이를 비교해서 증명하는 방법이에요. 아래 그림에서 같은 색으로 표시된 곳의 넓이가 같아요.

피타고라스의 정리 증명 - 유클리드의 증명

파란색으로 표시된 사각형의 넓이는 이고, 빨간색으로 표시된 사각형의 넓이는 이예요. □ABHI의 넓이는 이고요. 넓이의 비교를 통해서  =  +  이라는 걸 알 수 있는 거죠.

그림 중에서 필요한 부분만 따로 떼서 보시죠.

피타고라스의 정리 증명 - 유클리드의 증명 2

첫 번째, 두 번째 그림에서 밑변의 길이가 변 BE의 길이이고, 높이는 변 BC의 길이이기 때문에 (△BCE의 넓이) = (△ABE의 넓이)가 성립해요.

세 번째, 네 번째 그림에서도 밑변의 길이(변 BH의 길이)와 높이가 같으므로 (△CBH의 넓이) = (△JBH넓이)가 성립해요

이번에는 두 번째, 세 번째 삼각형을 보죠.

□BCDE가 정사각형이기 때문에 에요. □ABHI도 정사각형이기 때문에 입니다. 두 번째 그림의 ∠EBA = 90° + ∠CBA이고, 세 번째 그림의 ∠CBH = 90° + ∠CBA로 ∠EBA = ∠CBH가 되죠. 따라서 두 번째, 세 번째 그림에서 두 삼각형은 SAS 합동이에요. 두 도형이 합동이면 넓이가 같죠?

첫 번째, 두 번째 그림에서 삼각형은 넓이가 같고(합동 아님), 두 번째, 세 번째 그림의 삼각형은 합동으로 넓이가 같고, 세 번째 네 번째 그림의 삼각형은 넓이가 같아요(합동 아님). (1) = (2) ≡ (3) = (4)

이를 통해서 첫 번째 그림의 삼각형과 네 번째 그림의 삼각형의 넓이가 같다는 걸 알 수 있어요. (△BCE의 넓이) = (△BHJ의 넓이). 삼각형의 넓이가 같으니까 그 넓이가 2배인 사각형의 넓이도 같겠죠?

(□BCDE의 넓이) = 2 (△BCE의 넓이) = 입니다.

위 과정을 반복하면 □ACFG에서 같은 결론을 얻어서 두 사각형의 넓이가 같다는 걸 알 수 있고요.

결국 (□BCDE의 넓이) + (□ACFG의 넓이) = (□ABHI의 넓이)라는 걸 알 수 있지요. 정사각형의 넓이는 변의 길이의 제곱인데, 세 정사각형의 변의 길이는 직각삼각형 △ABC의 세 변의 길이이므로 △ABC에서 피타고라스의 정리가 성립함을 증명할 수 있는 거죠.

가필드의 증명

가필드의 증명은 직각삼각형 두 개를 연결하고, 거기에 선을 그어서 사다리꼴을 만들고 그 넓이를 비교하는 거예요.

피타고라스의 정리 증명 - 가필드의 증명

□ABDE의 넓이 = △ABC의 넓이 + △CDE의 넓이 + △ACE의 넓이에요.

△ACE의 넓이를 먼저 구해보죠. 삼각형 △ABC 내각의 크기의 합은 180°에요. 그리고 ∠BCD는 평각으로 180°고요.

삼각형 △ABC 내각의 크기의 합은 180° = ∠A + ∠B + ∠C
∠BCD는 평각 180° = ∠ACB + ∠ACE + ∠ECD

∠C = ∠ACB, ∠A = ∠ ECD이므로 ∠ACE = ∠B = 90°

따라서 △ACE의 넓이는 1/2c2이에요.

위 식을 완성해보죠. 사다리꼴 넓이 공식 알고 있죠? 1/2 × (윗변 + 아랫변) × (높이)

□ABDE의 넓이 = △ABC의 넓이 + △CDE의 넓이 + △ACE의 넓이
1/2(a + b)2 = 1/2ab × 2 + c2

(a + b)2 = ab × 2 + c2
a2 + 2ab + b2 = 2ab + c2
a2 + b2 = c2

△ABC에서 빗변의 길이의 제곱은 다른 두 변의 길이의 제곱의 합과 같음을 증명했어요.

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