从三角形的稳定性知道,三角形的三边确定后,它的形状也就确定了。那么,已知三角形的三边长度,如何计算这个三角形的三个内角的度数呢?
关于这个问题,可谓前人之述备矣。首先介绍不用公式和函数表的行军三角学,第二单元再论述这个问题的普通解法。
大大简化的行军三角学《趣味几何学》第五章:不用公式和函数表的行军三角学。
本章介绍的是大大简化的三角学。首先简述了正弦函数的概念,然后论述了如何自己编制一个正弦函数表。当然,由于是简化三角学,这张表给出的是0°到90°之间每隔一度的角度的正弦值,精度为小数点后两位。
由于代数课本里教的开平方的方法很容易忘记,所以别莱利曼又介绍了一个容易理解和掌握的开平方方法。
接下来介绍了根据已知正弦值求角度的近似方法。这样,别莱利曼就完成了全部的准备工作。现在我们可以从角度求出它的正弦值,也会从它的正弦值求出角度,而且精度满足简化三角学的要求。
当你在郊外旅行的时候,身边没有三角函数表,三角公式又忘记了,这种简化三角学很有用处,能够计算三角形的边长精确到2%,三角形的内角精确到1°。例如鲁滨逊,他在荒岛上可以用这种简化三角学解决许多问题。
这种简化三角学只使用正弦函数,难道这就够了?对于这个疑问,作者用5道例题证明,只知道正弦函数已经完全够用了。例题精选:三角形地区
[题]我们在旅行中,用脚步量出了一个三角形地区三边的长度,是43,60和54步。这三角形的三个角的度数各是多少?
题目背景
题目来自苏联科普作家别莱利曼的经典著作《趣味几何学》。
[解]这种由三边来解三角形的题目,是解三角形中最复杂一种情形。但是我们也同样有办法解答这个题目,除正弦外不用其它三角函数。
在最长的一边 AC 上作三角形的高 BD (图96),得:
BD²=43²-AD² ,
BD²=54²-DC²,
从上列二式得:
43²- AD²=54²-DC²,
DC² - AD² =54²-43²=1070。
但是
DC² - AD²=( DC AD )( DC - AD )
=60( DC - AD )。
因此
60( DC - AD )=1070,
DC - AD =17.8。
由 DC - AD =17.8,
DC AD =60,
得:2DC=77.8,
就是 DC=38.9。
现在就不难算出三角形的高来:
BD =√(54²-38.9²)=37.4,
从这里可以求出:
SinA =BD:AB=37.4:43=0.87,
A≈60°。
sinC =BD:BC=37.4:54=0.69,
C≈44°。
第三个角
B =180°-( A C )=76°。
假如我们现在再用学校里的三角学课本所教给我们的方法,利用函数表来解出这个题目,那么,马上可以得到精确到几分几秒的各角的度数。但是这些分秒我们可以断定它们一定是错误的,因对用脚步量出来的三角形的边长,至少会有2%~3%的误差。因此,我们用不着欺骗自己,我们必须把所得到的角度的“精确”值至少变成一个整度数。那么,我们所得到的答案将和方才简化方式所得时一样。所以,在这一类的情形,我们的“行军三角学”的确是很切实用的。
普通方法解答例题三角形地区一般的思路是利用余弦定理解题。先看公式:
上图是余弦定理的基本公式。公式虽然有三个,但写出一个后,可以通过循环置换得到另外两个。
当我们要求边时,有变式1:
如果要求角,有两个变式: