trigonometry

餘弦定理

餘弦定理把畢氏定理推廣到任意三角形:c² = a² + b² − 2ab cos(C)。用於 SSS 或 SAS 的三角形問題。

餘弦定理把畢氏定理推廣到任意三角形:

c2=a2+b2−2abcos⁡Cc^2 = a^2 + b^2 - 2ab\cos C

其中 cc 是角 CC 的對邊,a,ba, b 為另外兩邊。對稱地:a2=b2+c2−2bccos⁡Aa^2 = b^2 + c^2 - 2bc\cos A,b2=a2+c2−2accos⁡Bb^2 = a^2 + c^2 - 2ac\cos B。

特殊情形:當 C=90°C = 90° 時,cos⁡90°=0\cos 90° = 0,公式退化為 c2=a2+b2c^2 = a^2 + b^2——即畢氏定理。

使用情境:

  • SSS:已知三邊,求一個角:cos⁡C=a2+b2−c22ab\cos C = \frac{a^2 + b^2 - c^2}{2ab}。
  • SAS:已知兩邊及其夾角,直接求第三邊。

它與正弦定理 asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} 相輔相成。兩者合起來可處理解三角形的全部四種情形(SSS、SAS、ASA、AAS)——只有 SSA(模稜兩可的情形)需要額外注意。

餘弦定理也是向量分析中內積的幾何來源:u⃗⋅v⃗=∣u⃗∣∣v⃗∣cos⁡θ\vec{u} \cdot \vec{v} = |\vec{u}||\vec{v}|\cos\theta。

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