Proof without words: Sum of the square

Proof without words: Sum of the square
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2019-12-30 06:26
This example demonstrates the geometric interpretation of the sum of squares formula through dynamic visualization, showing the relationship between the sum of squares of two numbers and the sum of squares of their differences. Core mathematical concepts include vectors, geometric body construction, central symmetry, and volume relationships. GeoGebra commands and objects like PointIn, Point, Cube, Vector, Translate, Midpoint, Prism, Centroid, Line, Rotate are used to construct cubes, vectors, and central points, illustrating the formula. Suitable for high school and above students to understand the connection between algebraic formulas and geometric figures, enhancing spatial reasoning skills.

GeoGebra Commands & Parameters

  1. PointIn(f) → A
  2. Point(Circle[B, Distance[A, B], Segment[A, B]]) → H
  3. Cube(A, B, H) → a, I, faceHIML, faceJKLM, arêteAI, arêteAB, arêteBH, arêteHI, arêteAJ, arêteIM, arêteJM, arêteJK, J, arêteBK, arêteKL, arêteHL, arêteLM, K, L, M, faceABHI, faceAIMJ, faceABKJ, faceBHLK
  4. Point(Circle[C, Distance[B, C], Segment[B, C]]) → N
  5. Cube(B, C, N) → b, O, faceNOSR, facePQRS, arêteBO, arêteBC, arêteCN, arêteNO, arêteBP, arêteOS, arêtePS, arêtePQ, P, arêteCQ, arêteQR, arêteNR, arêteRS, Q, R, S, faceBCNO, faceBOSP, faceBCQP, faceCNRQ
  6. Point(Circle[D, Distance[C, D], Segment[C, D]]) → T
  7. Cube(C, D, T) → c, U, face2, face3, arêteCU, arêteCD, arêteDT, arêteTU, arêteCV, arête1, arête2, arêteVW_1, V, arêteDW, arêteWZ, arêteTZ, arête3, W, Z, A_1, faceCDTU, face1, faceCDWV, faceDTZW
  8. Point(Circle[F, Distance[G, F], Segment[G, F]]) → B_1
  9. Cube(G, F, B_1) → d, C_1, face8, face9, arête6, arêteFG, arête4, arête8, arête7, arête10, arête12, arête11, D_1, arête5, arête13, arête9, arête14, E_1, F_1, G_1, face4, face7, face5, face6
  10. Point(Circle[I, Distance[F, I], Segment[F, I]]) → H_1
  11. Cube(F, I, H_1) → e, I_1, face14, face15, arête15, arêteFI, arête17, arête19, arête16, arête21, arête23, arête22, J_1, arête18, arête24, arête20, arête25, K_1, L_1, M_1, face10, face12, face11, face13
  12. Point(Circle[K_1, Distance[J_1, K_1], Segment[J_1, K_1]]) → N_1
  13. Cube(J_1, K_1, N_1) → g, O_1, face20, face21, arête27, arête26, arête29, arête31, arête28, arête33, arête35, arête34, P_1, arête30, arête36, arête32, arête37, Q_1, R_1, S_1, face16, face18, face17, face19
  14. Point(Circle[J, Distance[K_1, J], Segment[K_1, J]]) → T_1
  15. Cube(K_1, J, T_1) → h, U_1, face26, face27, arête41, arête38, arête39, arête43, arête42, arête45, arête47, arête46, V_1, arête40, arête48, arête44, arête49, W_1, Z_1, A_2, face22, face25, face23, face24
  16. Point(Circle[V, Distance[T_1, V], Segment[T_1, V]]) → B_2
  17. Cube(T_1, V, B_2) → i, C_2, face32, face33, arête53, arête50, arête51, arête55, arête54, arête57, arête59, arête58, D_2, arête52, arête60, arête56, arête61, E_2, F_2, G_2, face28, face31, face29, face30
  18. Point(Circle[W, Distance[V, W], Segment[V, W]]) → H_2
  19. Point(Circle[N, Distance[H_1, N], Segment[H_1, N]]) → N_2
  20. Cube(H_1, N, N_2) → k, O_2, face44, face45, arête76, arête73, arête74, arête78, arête77, arête80, arête82, arête81, P_2, arête75, arête83, arête79, arête84, Q_2, R_2, S_2, face40, face43, face41, face42
  21. Point(Circle[T, Distance[N, T], Segment[N, T]]) → T_2
  22. Cube(N, T, T_2) → l, U_2, face50, face51, arête85, arêteNT, arête87, arête89, arête86, arête91, arête93, arête92, V_2, arête88, arête94, arête90, arête95, W_2, Z_2, A_3, face46, face48, face47, face49
  23. Point(Circle[N_2, Distance[B_1, N_2], Segment[B_1, N_2]]) → I_2
  24. Cube(B_1, N_2, I_2) → j, J_2, face38, face39, arête63, arête62, arête65, arête67, arête64, arête69, arête71, arête70, K_2, arête66, arête72, arête68, arête96, L_2, M_2, B_3, face34, face36, face35, face37
  25. Point(Circle[T_2, Distance[N_2, T_2], Segment[N_2, T_2]]) → C_3
  26. Cube(N_2, T_2, C_3) → m, D_3, face56, face57, arête98, arête97, arête100, arête102, arête99, arête104, arête106, arête105, E_3, arête101, arête107, arête103, arête108, F_3, G_3, H_3, face52, face54, face53, face55
  27. Point(Circle[B_2, Distance[N_1, B_2], Segment[N_1, B_2]]) → I_3
  28. Cube(N_1, B_2, I_3) → n, J_3, face62, face63, arête110, arête109, arête112, arête114, arête111, arête116, arête118, arête117, K_3, arête113, arête119, arête115, arête120, L_3, M_3, N_3, face58, face60, face59, face61
  29. Point(Circle[D_2, Distance[W_1, D_2], Segment[W_1, D_2]]) → O_3
  30. Cube(W_1, D_2, O_3) → o_2, P_3, face68, face69, arête122, arête121, arête124, arête126, arête123, arête128, arête130, arête129, Q_3, arête125, arête131, arête127, arête132, R_3, S_3, T_3, face64, face66, face65, face67
  31. PointIn(f) → AA
  32. Point(Circle[U_3, Distance[AA, U_3], Segment[AA, U_3]]) → Z_3
  33. Cube(AA, U_3, Z_3) → p, A_4, face74, face75, arête134, arête133, arête136, arête138, arête135, arête140, arête142, arête141, B_4, arête137, arête143, arête139, arête144, C_4, D_4, E_4, face70, face72, face71, face73
  34. Point(Circle[V_3, Distance[U_3, V_3], Segment[U_3, V_3]]) → F_4
  35. Cube(U_3, V_3, F_4) → q, G_4, face80, face81, arête146, arête145, arête148, arête150, arête147, arête152, arête154, arête153, H_4, arête149, arête155, arête151, arête156, I_4, J_4, K_4, face76, face78, face77, face79
  36. Point(Circle[W_3, Distance[V_3, W_3], Segment[V_3, W_3]]) → L_4
  37. Cube(V_3, W_3, L_4) → r, M_4, face86, face87, arête158, arête157, arête160, arête162, arête159, arête164, arête166, arête165, N_4, arête161, arête167, arête163, arête168, O_4, P_4, Q_4, face82, face84, face83, face85
  38. Point(Circle[H_4, Distance[B_4, H_4], Segment[B_4, H_4]]) → R_4
  39. Cube(B_4, H_4, R_4) → s, S_4, face92, face93, arête170, arête169, arête172, arête174, arête171, arête176, arête178, arête177, T_4, arête173, arête179, arête175, arête180, U_4, V_4, W_4, face88, face90, face89, face91
  40. Point(Circle[N_4, Distance[H_4, N_4], Segment[H_4, N_4]]) → Z_4
  41. Cube(H_4, N_4, Z_4) → t, A_5, face98, face99, arête182, arête181, arête184, arête186, arête183, arête188, arête190, arête189, B_5, arête185, arête191, arête187, arête192, C_5, D_5, E_5, face94, face96, face95, face97
  42. Point(Circle[O_4, Distance[N_4, O_4], Segment[N_4, O_4]]) → F_5
  43. Cube(N_4, O_4, F_5) → u, G_5, face104, face105, arête194, arête193, arête196, arête198, arête195, arête200, arête202, arête201, H_5, arête197, arête203, arête199, arête204, I_5, J_5, K_5, face100, face102, face101, face103
  44. Point(Circle[B_5, Distance[T_4, B_5], Segment[T_4, B_5]]) → L_5
  45. Cube(T_4, B_5, L_5) → v, M_5, face110, face111, arête206, arête205, arête208, arête210, arête207, arête212, arête214, arête213, N_5, arête209, arête215, arête211, arête216, O_5, P_5, Q_5, face106, face108, face107, face109
  46. Point(Circle[H_5, Distance[B_5, H_5], Segment[B_5, H_5]]) → R_5
  47. Cube(B_5, H_5, R_5) → w, S_5, face116, face117, arête218, arête217, arête220, arête222, arête219, arête224, arête226, arête225, T_5, arête221, arête227, arête223, arête228, U_5, V_5, W_5, face112, face114, face113, face115
  48. Point(Circle[I_5, Distance[H_5, I_5], Segment[H_5, I_5]]) → Z_5
  49. Cube(H_5, I_5, Z_5) → a_1, A_6, face122, face123, arête230, arête229, arête232, arête234, arête231, arête236, arête238, arête237, B_6, arête233, arête239, arête235, arête240, C_6, D_6, E_6, face118, face120, face119, face121
  50. Point(Circle[T_4, Distance[B_5, T_4], Segment[B_5, T_4]]) → F_6
  51. Cube(B_5, T_4, F_6) → b_1, G_6, face128, face129, arête244, arête241, arête242, arête246, arête245, arête248, arête250, arête249, H_6, arête243, arête251, arête247, arête252, I_6, J_6, K_6, face124, face127, face125, face126
  52. Point(Circle[B_5, Distance[H_5, B_5], Segment[H_5, B_5]]) → L_6
  53. Cube(H_5, B_5, L_6) → c_1, M_6, face134, face135, arête256, arête253, arête254, arête258, arête257, arête260, arête262, arête261, N_6, arête255, arête263, arête259, arête264, O_6, P_6, Q_6, face130, face133, face131, face132
  54. Point(Circle[H_4, Distance[N_4, H_4], Segment[N_4, H_4]]) → R_6
  55. Cube(N_4, H_4, R_6) → d_1, S_6, face140, face141, arête268, arête265, arête266, arête270, arête269, arête272, arête274, arête273, T_6, arête267, arête275, arête271, arête276, U_6, V_6, W_6, face136, face139, face137, face138
  56. Point(Circle[B_4, Distance[H_4, B_4], Segment[H_4, B_4]]) → Z_6
  57. Cube(H_4, B_4, Z_6) → e_1, A_7, face146, face147, arête280, arête277, arête278, arête282, arête281, arête284, arête286, arête285, B_7, arête279, arête287, arête283, arête288, C_7, D_7, E_7, face142, face145, face143, face144
  58. Point(Circle[F_6, Distance[L_6, F_6], Segment[L_6, F_6]]) → F_7
  59. Cube(L_6, F_6, F_7) → f_1, G_7, face152, face153, arête292, arête289, arête290, arête294, arête293, arête296, arête298, arête297, H_7, arête291, arête299, arête295, arête300, I_7, J_7, K_7, face148, face151, face149, face150
  60. PointIn(f) → BB
  61. Point(Circle[L_7, Distance[BB, L_7], Segment[BB, L_7]]) → O_7
  62. Cube(BB, L_7, O_7) → g_1, P_7, face158, face159, arête302, arête301, arête304, arête306, arête303, arête308, arête310, arête309, Q_7, arête305, arête311, arête307, arête312, R_7, S_7, T_7, face154, face156, face155, face157
  63. Point(Circle[M_7, Distance[L_7, M_7], Segment[L_7, M_7]]) → U_7
  64. Cube(L_7, M_7, U_7) → h_1, V_7, face164, face165, arête314, arête313, arête316, arête318, arête315, arête320, arête322, arête321, W_7, arête317, arête323, arête319, arête324, Z_7, A_8, B_8, face160, face162, face161, face163
  65. Point(Circle[N_7, Distance[M_7, N_7], Segment[M_7, N_7]]) → C_8
  66. Cube(M_7, N_7, C_8) → i_1, D_8, face170, face171, arête326, arête325, arête328, arête330, arête327, arête332, arête334, arête333, E_8, arête329, arête335, arête331, arête336, F_8, G_8, H_8, face166, face168, face167, face169
  67. Point(Circle[W_7, Distance[Q_7, W_7], Segment[Q_7, W_7]]) → I_8
  68. Cube(Q_7, W_7, I_8) → j_1, J_8, face176, face177, arête338, arête337, arête340, arête342, arête339, arête344, arête346, arête345, K_8, arête341, arête347, arête343, arête348, L_8, M_8, N_8, face172, face174, face173, face175
  69. Point(Circle[E_8, Distance[W_7, E_8], Segment[W_7, E_8]]) → O_8
  70. Cube(W_7, E_8, O_8) → k_1, P_8, face182, face183, arête350, arête349, arête352, arête354, arête351, arête356, arête358, arête357, Q_8, arête353, arête359, arête355, arête360, R_8, S_8, T_8, face178, face180, face179, face181
  71. Point(Circle[F_8, Distance[E_8, F_8], Segment[E_8, F_8]]) → U_8
  72. Cube(E_8, F_8, U_8) → l_1, V_8, face188, face189, arête362, arête361, arête364, arête366, arête363, arête368, arête370, arête369, W_8, arête365, arête371, arête367, arête372, Z_8, A_9, B_9, face184, face186, face185, face187
  73. Point(Circle[Q_8, Distance[K_8, Q_8], Segment[K_8, Q_8]]) → C_9
  74. Point(Circle[W_8, Distance[Q_8, W_8], Segment[Q_8, W_8]]) → I_9
  75. Point(Circle[Z_8, Distance[W_8, Z_8], Segment[W_8, Z_8]]) → O_9
  76. Point(Circle[I_9, Distance[C_9, I_9], Segment[C_9, I_9]]) → C_{10}
  77. Point(Circle[I_8, Distance[J_8, I_8], Segment[J_8, I_8]]) → I_{10}
  78. Cube(J_8, I_8, I_{10}) → r_1, J_{10}, face224, face225, arête436, arête433, arête434, arête438, arête437, arête440, arête442, arête441, K_{10}, arête435, arête443, arête439, arête444, L_{10}, M_{10}, N_{10}, face220, face223, face221, face222
  79. Point(Circle[O_8, Distance[I_8, O_8], Segment[I_8, O_8]]) → O_{10}
  80. Cube(I_8, O_8, O_{10}) → s_1, P_{10}, face230, face231, arête446, arête445, arête448, arête450, arête447, arête452, arête454, arête453, Q_{10}, arête449, arête455, arête451, arête456, R_{10}, S_{10}, T_{10}, face226, face228, face227, face229
  81. Vector(AA, WW) → u_1
  82. Translate(l1, Vector[(If[Animation < 10, Animation / 10, 1] * u_1)]) → l1'
  83. Vector(BB, W) → v_1
  84. Translate(l2, Vector[(If[Animation < 10, Animation / 10, 1] * v_1)]) → l2'
  85. Point(Circle[Q_8, Distance[K_8, Q_8], Segment[K_8, Q_8]]) → D_9
  86. Cube(K_8, Q_8, D_9) → m_1, E_9, face194, face195, arête374, arête373, arête376, arête378, arête375, arête380, arête382, arête381, F_9, arête377, arête383, arête379, arête384, G_9, H_9, J_9, face190, face192, face191, face193
  87. Point(Circle[W_8, Distance[Q_8, W_8], Segment[Q_8, W_8]]) → K_9
  88. Cube(Q_8, W_8, K_9) → n_1, L_9, face200, face201, arête386, arête385, arête388, arête390, arête387, arête392, arête394, arête393, M_9, arête389, arête395, arête391, arête396, N_9, P_9, Q_9, face196, face198, face197, face199
  89. Point(Circle[Z_8, Distance[W_8, Z_8], Segment[W_8, Z_8]]) → R_9
  90. Cube(W_8, Z_8, R_9) → o_1, S_9, face206, face207, arête398, arête397, arête400, arête402, arête399, arête404, arête406, arête405, T_9, arête401, arête407, arête403, arête408, U_9, V_9, W_9, face202, face204, face203, face205
  91. Point(Circle[D_9, Distance[E_9, D_9], Segment[E_9, D_9]]) → Z_9
  92. Cube(E_9, D_9, Z_9) → p_1, A_{10}, face212, face213, arête412, arête409, arête410, arête414, arête413, arête416, arête418, arête417, B_{10}, arête411, arête419, arête415, arête420, D_{10}, E_{10}, F_{10}, face208, face211, face209, face210
  93. Point(Circle[K_9, Distance[D_9, K_9], Segment[D_9, K_9]]) → G_{10}
  94. Cube(D_9, K_9, G_{10}) → q_1, H_{10}, face218, face219, arête422, arête421, arête424, arête426, arête423, arête428, arête430, arête429, U_{10}, arête425, arête431, arête427, arête432, V_{10}, W_{10}, Z_{10}, face214, face216, face215, face217
  95. Point(Circle[Z_9, Distance[A_{10}, Z_9], Segment[A_{10}, Z_9]]) → A_{11}
  96. Cube(A_{10}, Z_9, A_{11}) → t_1, B_{11}, face236, face237, arête460, arête457, arête458, arête462, arête461, arête464, arête466, arête465, C_{11}, arête459, arête467, arête463, arête468, D_{11}, E_{11}, F_{11}, face232, face235, face233, face234
  97. Translate(l3, Vector[(If[Animation < 10, Animation / 10, 1] * v_1)]) → l3'
  98. Midpoint(F_{11}, B_{11}) → G_{11}
  99. Midpoint(G_{10}, O_{10}) → H_{11}
  100. Midpoint(G_{10}, O_{10}) → I_{11}
  101. Midpoint(K_9, O_8) → J_{11}
  102. Midpoint(Z_8, U_9) → K_{11}
  103. Midpoint(W_8, T_9) → L_{11}
  104. Midpoint(Q_8, M_9) → M_{11}
  105. Midpoint(K_8, F_9) → N_{11}
  106. Midpoint(B_{10}, I_{10}) → O_{11}
  107. Midpoint(A_{11}, E_{11}) → P_{11}
  108. Midpoint(D_{11}, Z_9) → Q_{11}
  109. Midpoint(W_{10}, G_{10}) → R_{11}
  110. Midpoint(V_{10}, K_9) → S_{11}
  111. Midpoint(V_9, R_9) → T_{11}
  112. Midpoint(E_9, B_{10}) → U_{11}
  113. Midpoint(A_{10}, C_{11}) → V_{11}
  114. Prism(K_9, W_8, Z_8, R_9, S_{11}) → w_1, W_{11}, arête470, arête469, arête472, arête474, arête475, arête471, arête473, arête476, arête477, arête479, Z_{11}, arête480, arête478, A_{12}, face238, face240, face239, face241, face242, face243
  115. Prism(K_9, D_9, Q_8, W_8, S_{11}) → a_2, B_{12}, arête486, arête482, arête481, arête484, arête488, arête487, arête483, arête485, arête489, arête491, C_{12}, arête492, arête490, D_{12}, face244, face248, face246, face245, face247, face249
  116. Prism(K_8, Q_8, D_9, E_9, N_{11}) → b_2, E_{12}, arête493, arête496, arête498, arête494, arête495, arête497, arête499, arête500, arête501, arête503, F_{12}, arête504, arête502, G_{12}, face250, face251, face253, face254, face252, face255
  117. Prism(K_9, G_{10}, Z_9, D_9, S_{11}) → c_2, H_{12}, arête508, arête510, arête506, arête505, arête509, arête512, arête511, arête507, arête513, arête515, I_{12}, arête516, arête514, J_{12}, face256, face259, face260, face258, face257, face261
  118. Prism(D_9, E_9, A_{10}, Z_9, J_{12}) → d_2, K_{12}, arête517, arête520, arête522, arête518, arête519, arête521, arête524, arête523, arête525, arête527, L_{12}, arête528, arête526, M_{12}, face262, face263, face265, face266, face264, face267
  119. Prism(Z_9, A_{11}, B_{11}, A_{10}, M_{12}) → e_2, N_{12}, arête530, arête534, arête532, arête529, arête531, arête535, arête536, arête533, arête537, arête539, O_{12}, arête540, arête538, P_{12}, face268, face270, face272, face271, face269, face273
  120. Prism(S_{11}, D_{12}, Z_{11}, A_{12}, V_{10}) → f_2, Q_{12}, arête545, arête547, arête546, arête544, arête541, arête550, arête548, arête549, arête542, arête551, R_{12}, arête552, arête543, S_{12}, face277, face275, face279, face278, face274, face276
  121. Prism(S_{11}, J_{12}, E_{12}, D_{12}, V_{10}) → g_2, T_{12}, arête557, arête560, arête558, arête556, arête553, arête562, arête561, arête559, arête554, arête563, U_{12}, arête564, arête555, V_{12}, face283, face281, face285, face284, face280, face282
  122. Prism(J_{12}, K_{12}, N_{11}, E_{12}, T_{12}) → h_2, W_{12}, arête570, arête566, arête565, arête568, arête571, arête572, arête567, arête569, arête573, arête575, Z_{12}, arête576, arête574, A_{13}, face286, face290, face288, face287, face289, face291
  123. Prism(J_{12}, M_{12}, P_{12}, K_{12}, T_{12}) → i_2, B_{13}, arête578, arête582, arête580, arête577, arête579, arête583, arête584, arête581, arête585, arête587, C_{13}, arête588, arête586, D_{13}, face292, face294, face296, face295, face293, face297
  124. Prism(J_{12}, S_{11}, H_{12}, M_{12}, T_{12}) → j_2, E_{13}, arête590, arête589, arête592, arête594, arête595, arête591, arête593, arête596, arête597, arête599, F_{13}, arête600, arête598, G_{13}, face298, face300, face299, face301, face302, face303
  125. Prism(P_{12}, M_{12}, N_{12}, O_{12}, C_{13}) → k_2, H_{13}, arête602, arête601, arête604, arête606, arête608, arête603, arête605, arête607, arête609, arête611, I_{13}, arête612, arête610, J_{13}, face304, face306, face305, face307, face308, face309
  126. Translate(dessus, Vector[(If[Animation < 10, Animation / 10, 1] * v_1)]) → dessus'
  127. Translate(dessous, Vector[(If[Animation < 10, Animation / 10, 1] * v_1)]) → dessous'
  128. Centroid(face40) → K_{13}
  129. Line(K_{13}, zAxis) → l_2
  130. Midpoint(B_1, N_2) → L_{13}
  131. Rotate(dessus', If[Animation < 13.14, Animation - 10, 3.14], l_2) → dessus''
  132. Vector(A, A - (0, -1, 0.5)) → u_2
  133. Translate(dessus'', Vector[(If[Animation < 15, (Animation - 10) / 5, 1] * u_2)]) → dessus'''
  134. Point(l1') → P_{13}

AI Drawing Prompt Reference

Create a dynamic visualization showing the geometric interpretation of the sum of squares formula, illustrating the relationship between the sum of squares of two numbers and the sum of squares of their differences. The image features multiple cubes constructed using vectors, geometric bodies, central symmetry, and volume relationships. Start by building two cubes, then progressively add more through vector operations, midpoints, and central symmetry, forming a complex geometric structure that visually demonstrates the algebraic formula.
The prompt above was compiled from the original drawing commands and is for reference only.