小学生数学故事:九片竹篱笆
有9片竹篱笆,长度分别是1米、2米、3米、4米、5米、6米、7米、8米和9米。从中取出若干片,顺次连接,围出一块正方形场地,共有多少种不同取法?
1+2+3+4+5+6+7+8+9=45(米)。
由于
4×11< 45<4×12,
可见所得正方形边长最大不超过11米。
其次,因为各片篱笆的长度互不相等,所以在正方形的四条相等的边中,至少有三条边是由两片或更多片篱笆连成的。由此可见,至少要取出7片篱笆,因而其中至少有一片篱笆的长度大于或等于7米。
这样就确定了,正方形的边长可能取值范围是从7米到11米。在这范围内,可以列举出全部可能取法如下:
边长为7:(7,6+1,5+2,4+3),1种。
边长为8:(8,7+1,6+2,5+3),1种。
边长为9:(9,8+1,7+2,6+3),(9,8+1,7+2,5+4),(9,8+1,6+3,5+4),(9,7+2,6+3,5+4),(8+1,7+2,6+3,5+4),5种。
边长为10:(9+1,8+2,7+3,6+4),1种。
边长为11:(9+2,8+3,7+4,6+5),1种。
题目问“共有多少种”,不能有遗漏。为此,可以首先估计一下正方形边长的最大值和最小值,确定搜索范围。

勾股定理——
欧几里得证法
在欧几里得的《几何原本》一书中给出勾股定理的以下证明。设△ABC为一直角三角形,其中A为直角。从A点划一直线至对边,使其垂直于对边。延长此线把对边上的正方形一分为二,其面积分别与其余两个正方形相等。
在这个定理的证明中,我们需要如下四个辅助定理:
如果两个三角形有两组对应边和这两组边所夹的角相等,则两三角形全等。(SAS)
三角形面积是任一同底同高之平行四边形面积的一半。
任意一个正方形的面积等于其二边长的乘积。
任意一个矩形的面积等于其二边长的乘积(据辅助定理3)。
证明的思路为:从A点划一直线至对边,使其垂直于对边。延长此线把对边上的正方形一分为二,把上方的两个正方形,通过等高同底的三角形,以其面积关系,转换成下方两个同等面积的长方形。

设△ABC为一直角三角形,其直角为∠CAB。
其边为BC、AB和CA,依序绘成四方形CBDE、BAGF和ACIH。
画出过点A之BD、CE的平行线,分别垂直BC和DE于K、L。
分别连接CF、AD,形成△BCF、△BDA。
∠CAB和∠BAG都是直角,因此C、A和G共线,同理可证B、A和H共线。
∠CBD和∠FBA都是直角,所以∠ABD=∠FBC。
因为AB=FB,BD=BC,所以△ABD≌△FBC。
因为A与K和L在同一直线上,所以四边形BDLK=2△ABD。
因为C、A和G在同一直线上,所以正方形BAGF=2△FBC。
因此四边形BDLK=BAGF=AB²。

同理可证,四边形CKLE=ACIH=AC²。
把这两个结果相加,AB²+AC²=BD×BK+KL×KC
由于BD=KL,BD×BK+KL×KC=BD(BK+KC)=BD×BC
由于CBDE是个正方形,因此AB²+AC²=BC²,即a²+b²=c²。
此证明是于欧几里得《几何原本》一书第1.47节所提出的。
由于这个定理的证明依赖于平行公理,而且从这个定理可以推出平行公理,很多人质疑平行公理是这个定理的必要条件,一直到十九世纪尝试否定第五公理的非欧几何出现。