余弦定理はピタゴラスの定理を任意の三角形へ一般化する:
c2=a2+b2−2abcosC
ここで c は角 C の対辺、a,b は他の 2 辺である。対称的に:a2=b2+c2−2bccosA、b2=a2+c2−2accosB。
特別な場合:C=90° のとき cos90°=0 となり、式は c2=a2+b2——ピタゴラスの定理——に帰着する。
用途:
- SSS:3 辺が与えられたとき角を求める:cosC=2aba2+b2−c2。
- SAS:2 辺とそのはさむ角が与えられたとき、第 3 辺を直接求める。
正弦定理 sinAa=sinBb=sinCc と対をなす。両者を合わせると三角形を解く 4 つの場合(SSS、SAS、ASA、AAS)すべてに対応できる——SSA(あいまいな場合)だけは特別な注意を要する。
余弦定理はベクトル解析における内積の幾何学的な起源でもある:u⋅v=∣u∣∣v∣cosθ。