Косинусна теорема 1

Косинусна теорема, дефиниција, једноставни примери.

Косинусна теорема повезује све три странице троугла и један угао: c2=a2+b2−2abcos⁡γc^2 = a^2 + b^2 - 2ab\cos\gamma, и аналогно a2=b2+c2−2bccos⁡αa^2 = b^2 + c^2 - 2bc\cos\alpha и b2=a2+c2−2accos⁡βb^2 = a^2 + c^2 - 2ac\cos\beta. Користите је кад знате две странице и угао између њих, па тражите трећу страницу, или кад знате све три странице, па тражите угао: cos⁡γ=a2+b2−c22ab\cos\gamma = \frac{a^2 + b^2 - c^2}{2ab}.

За γ=90∘\gamma = 90^\circ је cos⁡γ=0\cos\gamma = 0 и теорема постаје Питагорина. Ако је γ\gamma туп угао, косинус је негативан, члан −2abcos⁡γ-2ab\cos\gamma је позитиван и cc је дужа него у правоуглом троуглу. Честа грешка је употребити угао који не лежи између две познате странице.

γbacCAB
6,5
8
70°
Страница c
8,407
a² + b² − 2ab cos γ
70,68
a² + b²
106,25
Подесите γ=90∘\gamma = 90^\circ: члан 2abcos⁡γ2ab\cos\gamma нестаје и остаје Питагорина теорема. За туп угао косинус је негативан и cc је дужа од a2+b2\sqrt{a^2 + b^2}. Почетне вредности су тунел из примера у јединицама од 100 m: c≈8,41c \approx 8{,}41, односно око 841 m.

Косинусном теоремом геометри рачунају дужине које не могу директно да измере, као што су дужина тунела или моста, а навигациони уређаји растојање између два места кад знају растојања до њих и угао између праваца.

Дужина тунела

Тунел треба да прође кроз брдо од тачке AA до тачке BB. Геометар стоји у тачки CC, одакле види оба краја, и измери CA=800CA = 800 m, CB=650CB = 650 m и угао ∡ACB=70∘\measuredangle ACB = 70^\circ. Колико ће тунел бити дугачак?

Решење

  1. Познате су две странице и угао између њих, па је AB2=CA2+CB2−2⋅CA⋅CB⋅cos⁡70∘AB^2 = CA^2 + CB^2 - 2 \cdot CA \cdot CB \cdot \cos 70^\circ.
  2. CA2+CB2=640 000+422 500=1 062 500CA^2 + CB^2 = 640\,000 + 422\,500 = 1\,062\,500, а 2⋅800⋅650⋅cos⁡70∘≈1 040 000⋅0,34202≈355 7012 \cdot 800 \cdot 650 \cdot \cos 70^\circ \approx 1\,040\,000 \cdot 0{,}34202 \approx 355\,701.
  3. AB2≈1 062 500−355 701=706 799AB^2 \approx 1\,062\,500 - 355\,701 = 706\,799, па је AB≈840,7AB \approx 840{,}7 m.

Одговор: Тунел ће бити дугачак приближно 841 m.

Задатак за вежбу

У троуглу су a=5a = 5 cm, b=8b = 8 cm и γ=60∘\gamma = 60^\circ. Израчунајте страницу cc.

Прикажи решење

c2=25+64−2⋅5⋅8⋅12=49c^2 = 25 + 64 - 2 \cdot 5 \cdot 8 \cdot \frac{1}{2} = 49, па је c=7c = 7 cm.