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三角形余弦定理公式及證明

回答
瑞文問(wèn)答

2024-08-29

余弦定理,是描述三角形中三邊長(zhǎng)度與一個(gè)角的余弦值關(guān)系的數(shù)學(xué)定理。是勾股定理在一般三角形情形下的推廣。

擴(kuò)展資料

  三角形余弦定理的公式:

三角形余弦定理公式及證明

  對(duì)于邊長(zhǎng)為a、b、c而相應(yīng)角為A、B、C的三角形,有:

  a2=b2+c2-bc·cosA

  b2=a2+c2-ac·cosB

  c2=a2+b2-ab·cosC

  也可表示為:

  cosC=(a2+b2-c2)/ab

  cosB=(a2+c2-b2)/ac

  cosA=(c2+b2-a2)/bc

  這個(gè)定理也可以通過(guò)把三角形分為兩個(gè)直角三角形來(lái)證明。

  如果這個(gè)角不是兩條邊的夾角,那么三角形可能不是唯一的(邊-邊-角)。要小心余弦定理的這種歧義情況。

  三角形余弦定理的證明:

  平面向量證法(覺(jué)得這個(gè)方法不是很好,平面的向量的公式a·b=|a||b|Cosθ本來(lái)還是由余弦定理得出來(lái)的,怎么又能反過(guò)來(lái)證明余弦定理)∵如圖,有a+b=c(平行四邊形定則:兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線代表兩個(gè)鄰邊大小)

  ∴c·c=(a+b)·(a+b)

  ∴c2=a·a+2a·b+b·b∴c2=a2+b2+2|a||b|Cos(π-θ)

  (以上粗體字符表示向量)

  又∵Cos(π-θ)=-Cosθ

  ∴c2=a2+b2-2|a||b|Cosθ(注意:這里用到了三角函數(shù)公式)

  再拆開,得c2=a2+b2-2abcosC

  即cosC=(a2+b2-c2)/2*a*b

  同理可證其他,而下面的cosC=(c2-b2-a2)/2ab就是將cosC移到左邊表示一下。

  平面幾何證法

  在任意△ABC中

  做AD⊥BC.

  ∠C所對(duì)的邊為c,∠B所對(duì)的邊為b,∠A所對(duì)的邊為a

  則有BD=cosB*c,AD=sinB*c,DC=BC-BD=a-cosB*c

  根據(jù)勾股定理可得:

  AC2=AD2+DC2

  b2=(sinBc)2+(a-cosBc)2

  b2=(sinB*c)2+a2-2accosB+(cosB)2c2

  b2=(sinB2+cosB2)c2-2accosB+a2

  b2=c2+a2-2accosB

  cosB=(c2+a2-b2)/2ac

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