正余弦定理的多种证明方法

发布 2019-05-22 23:10:35 阅读 2425

利用向量统一正、余弦定理的证明。

正、余弦定理是解三角形强有力的工具,关于这两个定理有好几种不同的证明方法,[1]人教版中等职业教育国家规划教材《数学》(提高版)是用向量的数量积(内积)给出证明的,如是在证明正弦定理时用到:作辅助单位向量并对向量的等式作同一向量的数量积,这种构思方法过于独特,不易被初学者接受。本文通过三角函数的定义,利用向量相等和向量的模统一正、余弦定理的证明,方法较为简单。

从本文的证明中又一次显示数学中“数”与“形”的完美结合。

定理:在△abc中,ab=c,ac=b,bc=a,则。

1)(正弦定理)==

2)(余弦定理)

c2=a2+b2-2abcos c,b2=a2+c2-2accos b,a2=b2+c2-2bccos a。

证明:建立如下图所示的直角坐标系,则a=(0,0)、b=(c,0),又由任意角三角函数的定义可得:

c=(bcos a,bsin a),以ab、bc为邻边作平行四边形abcc′,则∠bac′=πb,c′(acos(π-b),asin(π-b))

c′(-acos b,asin b)。

根据向量的运算:

(-acos b,asin b),-bcos a-c,bsin a),1)由=:得。

asin b=bsin a,即。

同理可得:=。

2)由=(b-cos a-c)2+(bsin a)2=b2+c2-2bccos a,又||=a,a2=b2+c2-2bccos a。

同理:c2=a2+b2-2abcos c;

b2=a2+c2-2accos b。