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正弦定理:修订间差异

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补充100篇数学词条、教学配图与学习路径
 
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补充高中数学必修第二册:向量、复数、立体几何、统计与概率;原创图解和推导
 
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== 从圆上的弦得到公式 ==
== 从圆上的弦得到公式 ==
边 <math>a=BC</math> 是外接圆的一条弦,圆周角 <math>A</math> 对着它。连圆心 <math>O</math> 到 <math>B,C</math>,再从 <math>O</math> 向弦作垂线,垂线把等腰三角形 <math>BOC</math> 平分。若相应的小圆心角是 <math>\theta</math>,半弦长等于 <math>R\sin(\theta/2)</math>。由[[圆周角定理]],<math>\theta/2</math> 或为 <math>A</math>,或为 <math>180^\circ-A</math>;两者正弦相同,故 <math>a=2R\sin A</math>。对其余两边重复,就得到三个相等的比值。这一步也解释钝角 <math>A</math> 时为何不能只把小圆心角机械写成 <math>2A</math>。
边 <math>a=BC</math> 是外接圆的一条弦,圆周角 <math>A</math> 对着它。连圆心 <math>O</math> 到 <math>B,C</math>,再从 <math>O</math> 向弦作垂线,垂线把等腰三角形 <math>BOC</math> 平分。若相应的小圆心角是 <math>\theta</math>,半弦长等于 <math>R\sin(\theta/2)</math>。由[[圆周角定理]],<math>\theta/2</math> 或为 <math>A</math>,或为 <math>180^\circ-A</math>;两者正弦相同,故 <math>a=2R\sin A</math>。对其余两边重复,就得到三个相等的比值。这一步也解释钝角 <math>A</math> 时为何不能只把小圆心角机械写成 <math>2A</math>。
还可从面积核对三个比值。三角形面积一方面为 <math>bc\sin A/2</math>,另一方面为 <math>ca\sin B/2</math>;等面积并约去非零的 <math>c/2</math>,得到 <math>b\sin A=a\sin B</math>,即 <math>a/\sin A=b/\sin B</math>。同理可得第三组。这个证明给出了比值相等,外接圆构造进一步指出共同值是 <math>2R</math>。


设 <math>A=30^\circ</math> 且对边 <math>a=5</math>。由 <math>a/\sin A=5/(1/2)=10</math>,可知外接圆直径 <math>2R=10</math>。若再知 <math>B=45^\circ</math>,则 <math>b=10\sin45^\circ=5\sqrt2</math>。代回两个比例均为 10,完成数值核对。
设 <math>A=30^\circ</math> 且对边 <math>a=5</math>。由 <math>a/\sin A=5/(1/2)=10</math>,可知外接圆直径 <math>2R=10</math>。若再知 <math>B=45^\circ</math>,则 <math>b=10\sin45^\circ=5\sqrt2</math>。代回两个比例均为 10,完成数值核对。
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== 两边一非夹角的歧义 ==
== 两边一非夹角的歧义 ==
若只知道一条边、它的对角和另一条边,公式可能给出 <math>\sin B=s</math>。当 <math>0<s<1</math> 时,<math>B</math> 可能是锐角 <math>\arcsin s</math>,也可能是钝角 <math>180^\circ-\arcsin s</math>;还要检查与已知角相加是否小于 <math>180^\circ</math>。所以 SSA 数据可能确定两个、一个或零个三角形,不能只按计算器给出的主值作答。
若只知道一条边、它的对角和另一条边,公式可能给出 <math>\sin B=s</math>。当 <math>0<s<1</math> 时,<math>B</math> 可能是锐角 <math>\arcsin s</math>,也可能是钝角 <math>180^\circ-\arcsin s</math>;还要检查与已知角相加是否小于 <math>180^\circ</math>。所以 SSA 数据可能确定两个、一个或零个三角形,不能只按计算器给出的主值作答。
例如给定 <math>A=30^\circ</math>、<math>a=5</math>、<math>b=8</math>,得 <math>\sin B=b\sin A/a=4/5</math>。<math>B</math> 可约为 <math>53.13^\circ</math> 或 <math>126.87^\circ</math>;两种情况下 <math>A+B<180^\circ</math>,所以确有两个三角形。用[[余弦定理]]核对第三边:<math>25=64+c^2-8\sqrt3c</math>,整理为 <math>c^2-8\sqrt3c+39=0</math>,两根分别是 <math>4\sqrt3+3</math> 与 <math>4\sqrt3-3</math>,都为正。两个角分支对应两个边长,舍去其中一根会丢失一个合法三角形。


== 参考资料 ==
== 参考资料 ==
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[[分类:几何]]
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[[分类:代数]]
[[分类:代数]]
[[分类:高中数学]]

2026年10月9日 (五) 11:13的最新版本

在非退化三角形 ABC 中,令 a=BC,b=CA,c=AB 分别与角 A,B,C 相对,外接圆半径为 R。正弦定理给出 asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R. 它把一条边及其对角配成一组;把 a 与邻角 B 错配,就不再是同一关系。

从圆上的弦得到公式

边 a=BC 是外接圆的一条弦,圆周角 A 对着它。连圆心 O 到 B,C,再从 O 向弦作垂线,垂线把等腰三角形 BOC 平分。若相应的小圆心角是 θ,半弦长等于 Rsin⁡(θ/2)。由圆周角定理,θ/2 或为 A,或为 180∘−A;两者正弦相同,故 a=2Rsin⁡A。对其余两边重复,就得到三个相等的比值。这一步也解释钝角 A 时为何不能只把小圆心角机械写成 2A。

还可从面积核对三个比值。三角形面积一方面为 bcsin⁡A/2,另一方面为 casin⁡B/2;等面积并约去非零的 c/2,得到 bsin⁡A=asin⁡B,即 a/sin⁡A=b/sin⁡B。同理可得第三组。这个证明给出了比值相等,外接圆构造进一步指出共同值是 2R。

设 A=30∘ 且对边 a=5。由 a/sin⁡A=5/(1/2)=10,可知外接圆直径 2R=10。若再知 B=45∘,则 b=10sin⁡45∘=52。代回两个比例均为 10,完成数值核对。

两边一非夹角的歧义

若只知道一条边、它的对角和另一条边,公式可能给出 sin⁡B=s。当 0<s<1 时,B 可能是锐角 arcsin⁡s,也可能是钝角 180∘−arcsin⁡s;还要检查与已知角相加是否小于 180∘。所以 SSA 数据可能确定两个、一个或零个三角形,不能只按计算器给出的主值作答。

例如给定 A=30∘、a=5、b=8,得 sin⁡B=bsin⁡A/a=4/5。B 可约为 53.13∘ 或 126.87∘;两种情况下 A+B<180∘,所以确有两个三角形。用余弦定理核对第三边:25=64+c2−83c,整理为 c2−83c+39=0,两根分别是 43+3 与 43−3,都为正。两个角分支对应两个边长,舍去其中一根会丢失一个合法三角形。

参考资料