【分析】
(1) 验证勾股定理采用面积法,思考方向是将五边形ABEFG用两种不同的方式拆分为我们学过的正方形、直角三角形的组合,分别计算面积后利用同一个图形面积相等建立等式,化简即可得到勾股定理的表达式;
(2) 证明三个数是勾股数,第一步先根据完全平方公式计算两个较小数的平方和,验证其等于最大数的平方,第二步确认三个数都是正整数,符合勾股数的定义即可;
(3) 先由勾股定理算出$c^2$的值,观察图形可知空白部分面积等于边长为c的正方形面积减去两个全等直角三角形的面积,代入a、b的数值计算即可;
(4) 结合勾股数的定义,只要写出三个正整数,其中一个为85,且满足两个较小数的平方和等于最大数的平方即可,答案不唯一;
(5) 已知勾股数中最大数的表达式,利用平方差公式,计算最大数的平方与其中一个候选数的平方差,若结果为另一个正整数的平方,即可得到另外两个数的表达式。
【解析】
(1) 如答图所示

。
方法一:将五边形ABEFG拆分为边长为b的正方形ABDN、边长为a的正方形MDEF、两个全等的直角三角形$△ MFG$和$△ ANG$,则:
$S_{五边形ABEFG}=S_{正方形ABDN}+S_{正方形MDEF}+S_{△ MFG}+S_{△ ANG}$
$=b^2+a^2+\frac{1}{2}ab+\frac{1}{2}ab=a^2+b^2+ab$
方法二:将五边形ABEFG拆分为边长为c的正方形ACFG、两个全等的直角三角形$△ ABC$和$△ CEF$,则:
$S_{五边形ABEFG}=S_{正方形ACFG}+S_{△ ABC}+S_{△ CEF}$
$=c^2+\frac{1}{2}ab+\frac{1}{2}ab=c^2+ab$
因为两种方法计算的是同一图形的面积,所以$a^2+b^2+ab=c^2+ab$,两边同时减去ab,可得$a^2+b^2=c^2$。
(2) 证明:分别计算三个式子的平方:
$(2mn)^2=4m^2n^2$,$(m^2-n^2)^2=m^4-2m^2n^2+n^4$
将前两个式子的平方相加:
$(2mn)^2+(m^2-n^2)^2=4m^2n^2+m^4-2m^2n^2+n^4=m^4+2m^2n^2+n^4=(m^2+n^2)^2$
又因为m、n是正整数且$m>n$,所以$2mn$、$m^2-n^2$、$m^2+n^2$均为正整数,符合勾股数的定义,因此$2mn,m^2-n^2,m^2+n^2$是勾股数。
(3) 已知$a=4,b=8$,由勾股定理得$c^2=a^2+b^2=4^2+8^2=80$,单个直角三角形的面积为$\frac{1}{2}ab=\frac{1}{2}×4×8=16$,两个直角三角形面积和为$2×16=32$。
空白部分面积=正方形ACFG的面积-两个直角三角形的面积和,即$80-32=48$。
(4) 示例:$85^2+3612^2=7225+13046544=13053769=3613^2$,因此85,3612,3613是一组含85的勾股数(答案不唯一)。
(5) 已知最大数为$2n^2+4n+4$,利用平方差公式计算:
$(2n^2+4n+4)^2-(2n^2+4n)^2=[(2n^2+4n+4)-(2n^2+4n)][(2n^2+4n+4)+(2n^2+4n)]$
$=4×(4n^2+8n+4)=16(n+1)^2=(4n+4)^2$
满足勾股定理,因此另外两个数为$2n^2+4n$和$4n+4$。
【答案】
(1) 过程见解析,可推导得$a^2+b^2=c^2$,答图为

;
(2) 证明见解析,$2mn,m^2-n^2,m^2+n^2$是勾股数;
(3) $\boldsymbol{48}$;
(4) $\boldsymbol{85,3612,3613}$(答案不唯一);
(5) $\boldsymbol{2n^2+4n}$;$\boldsymbol{4n+4}$
【知识点】
勾股定理的验证、勾股数的定义、整式乘法公式
【点评】
本题以拼图活动为载体考查勾股定理的验证及勾股数的相关探究,融合了面积法、整式运算等知识,体现了数形结合的数学思想,能够有效提升学生的逻辑推理能力和知识迁移应用能力。
【难度系数】
0.6