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。