所有钝角都等于直角?不信我证明给你看!

作者: 于然

来源: 果壳少年

发布日期: 2018-11-08

本文通过两个反常识的数学命题——“钝角等于直角”和“所有三角形都是等腰三角形”的证明过程,揭示了作图不精确可能导致逻辑错误的道理。

我们中国人向来以数学好闻名全球,一般的几何常识都了然于心,所以如果我告诉你“钝角等于直角”以及“所有三角形都是等腰三角形”,你肯定会嗤之以鼻。不过你可能想不到,这两个反常识的命题,不仅有证明过程,还忽悠过许多无知的吃瓜群众。不信,你可以试试看,能不能发现其中的破绽?

钝角等于直角?如下图所示,已知矩形ABCD,在矩形外选取一点E,使得DC=DE。

点G和点F分别为BC和BE的中点,分别过点G、F作垂线,两条垂线相交于点H,连接点H与A、B、D、E四点。∵点H在AD的垂直平分线上,∴AH=DH。∵点H在BE的垂直平分上,∴BH=EH。又∵DC=DE且ABCD为矩形,∴AB=DE。这样我们就华丽丽地得到了两个全等三角形ΔABH≌ΔDEH(SSS),也就知道了∠BAH=∠EDH。

再将两边分别减去∠HAD和∠HDA(等腰三角形),你就能得到直角α等于钝角β的结论,真的是有理有据令人信服。

所有的三角形都是等腰三角形?设ΔABC为任意三角形,作∠C的平分线和AB边的垂直平分线,垂足为点D,设两线相交于点E。过点E分别作EF⏊AC于点F,EG⏊BC于点G,连接EA、EB、EC。∵∠FCE=∠GCE,∴FE=EG(角平分线定理)。

又∵每一个直角三角形都以CE为共同的斜边,我们可以得到ΔCEF≌ΔCEG(HL定理),推导出CF=CG。同时,又∵FE=EG,AE=BE,∴ΔEFA≌ΔEGB(HL定理),可以得到FA=GB。因此有CF+FA=CG+CB,即CA=CB,ΔABC为等腰三角形。而用这种方法证明,所有的三角形均为等腰三角形。

邪门的证明,我们当然知道,直角和钝角根本不是一回事,随便拿出个三角形也不可能必然就是等腰三角形,可是这些“一本正经胡说八道”的证明又没什么逻辑漏洞,它们究竟错在什么地方呢?罪魁祸首其实是作图不精确。实际上,如果你仔细观察“钝角等于直角”的证明,你会发现矩形ABCD中的∠ADC并不是直角,而比直角稍小一点。如果画图准确一些的话,你会发现HE根本不会通过矩形ABCD内部,而是像下图一样位于矩形外侧。

既然图形都是不可能成立的,整个证明过程就更无从谈起了。“等腰三角形”的证明也是一样的问题,∠C的平分线和AB边的垂直平分线相交于点E的画法并不准确。对于等腰三角形来说,这两条线应该重合;而无论是一般的锐角三角形、直角三角形还是钝角三角形,E点的位置总是在三角形ABC的外面(你可以试着证明一下)。所以你看,一个作图的小偏差竟会导致如此可笑的结果,这两个证明可能就是“差之毫厘谬之千里”的最佳注脚了。

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