三角形を解くということは、その主要素である $a$、$b$、$c$、$\hat{A}$、$\hat{B}$、$\hat{C}$ を計算することを意味します。これを行うには、 三角形に関する3 つの情報を提供する必要があり、そのうちの少なくとも 1 つは、三角形にリンクされている線分の寸法 (辺、高さ、中央値など) です。

歴史

平面と球面の両方の三角形を解くことに専念した最初のヨーロッパの論文はDe triangulisomnimodis (「あらゆる種類の三角形について」) で、ドイツの天文学者レギオモンタヌスによって 1464 頃に書かれ、1533 にのみ出版されました。彼は、ここで行うことと非常によく似た方法で解決事例を整理し、この本はルネサンス ヨーロッパにおける三角法の入り口となりました。

  1. Nasce Johannes Müller, que latinizará o nome da cidade (“monte do rei”) em Regiomontanus.
  2. Entra na universidade aos 11 anos.
  3. Aluno e colaborador de Georg Peurbach. Com a morte do mestre, assume a tarefa de resumir o Almagesto.
  4. Na casa do cardeal Bessarion, lê manuscritos gregos e escreve o De triangulis omnimodis (c. 1464).
  5. Trabalha na corte do rei Matias Corvino, da Hungria, e calcula tábuas trigonométricas.
  6. Monta uma gráfica para livros científicos e imprime as Efemérides, que Colombo levaria nas suas viagens.
  7. Chamado pelo papa para ajudar na reforma do calendário, morre na cidade, aos 40 anos.
As andanças de Regiomontanus pela Europa do século XV. Clique numa etapa ou use Percorrer a viagem. 地図:© OpenStreetMap 協力者

出典: Regiomontanus (MacTutor)。

日常生活での応用

  • 川の反対側。 測量士は一方の岸の底辺を 100 m と、もう一方の岸の木に対する角度を測定します。 1 つの辺と 2 つの角を使って三角形を解き、川の幅を求めます。
  • 風と飛行機。 地面に対する飛行機の速度は、対気速度と風速で形成される三角形の 3 番目の辺です。コサインの法則は値を与え、サインの法則はルートの偏差を与えます。
  • 十分ではないデータ このあいまいな事例は、事故調査や航行において、理解されていない 2 つの側面と角度が 2 つの異なる状況に対応する可能性があり、より多くの情報が必要である理由を説明しています。
底辺と 2 つの角度 (1 つの辺と 2 つの角度) を持つ川の幅によって三角形が決まります。

理論

三角形を解くための古典的な問題が 4 つあります。

例1 番目の問題 — 1 つの辺 (a) と 2 つの角度 (B および C) が与えられた場合

$$\hat{A} = 180^\circ - (\hat{B} + \hat{C})$$$$b = \frac{a\operatorname{sen}\hat{B}}{\operatorname{sen}\hat{A}}$$$$c = \frac{a\operatorname{sen}\hat{C}}{\operatorname{sen}\hat{A}}$$

$\hat{B} + \hat{C} < 180^\circ$ の場合にのみ、解決策があります。

例2 番目の問題 — 与えられた 2 つの辺 (b と c) とそれらの間の角度 (A)

$$a = \sqrt{b^2 + c^2 - 2bc\cos\hat{A}}$$$$\cos\hat{B} = \frac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac}$$$$\cos\hat{C} = \frac{a^2 + b^2 - c^2}{2ab}$$

解決策は常に存在し、唯一のものです。

例3 番目の問題 — 3 つの辺 (a、b、c) が与えられた場合

$$\cos\hat{A} = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}$$$$\cos\hat{B} = \frac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac}$$$$\cos\hat{C} = \frac{a^2 + b^2 - c^2}{2ab}$$

この問題は、これらの余弦が $]-1, 1[$ 区間内にある場合、 つまり三角不等式が成り立つ場合にのみ、$a < b + c$、$b < a + c$、$c < a + b$ という解が得られます。

例4 番目の問題 — 2 つの辺 (a と b) とその一方の反対側の角度 (A) が与えられた場合

$$\operatorname{sen}\hat{B} = \frac{b\operatorname{sen}\hat{A}}{a}$$$$\hat{C} = 180^\circ - (\hat{A} + \hat{B})$$$$c = \frac{a\operatorname{sen}\hat{C}}{\operatorname{sen}\hat{A}}$$

これは曖昧なケースであり、解決策が存在しない場合もあれば、解決策が 1 つまたは 2 つ存在する可能性もあります。議論は次に続きます。

4番目の問題についての議論

データは角度$\hat{A}$、辺$b = AC$を固定します。頂点 $B$ は水平線上にあり、$C$ から $a$ の距離にあります。破線の円が線を切る場所です。 $a$ を変更すると、三角形が 0 つ、1 つ、または 2 つ表示されることがわかります。

1 番目のケース: $b\operatorname{sen}\hat{A} > a$ 次に、$\operatorname{sen}\hat{B} = \frac{b\operatorname{sen}\hat{A}}{a} > 1$:解がありません (半径 $a$ の円は直線に到達しません)。

2 番目のケース: $b\operatorname{sen}\hat{A} = a$。 次に、$\operatorname{sen}\hat{B} = 1$ と $\hat{B} = 90^\circ$。 $\hat{A} < 90^\circ$ の場合にのみ、解決策 (固有の直角三角形) があります。それ以外の場合は $\hat{A} + \hat{B} \ge 180^\circ$。

3 番目のケース: $b\operatorname{sen}\hat{A} < a$ 次に、$\operatorname{sen}\hat{B} < 1$ と、$0^\circ < \hat{B}_1 < 90^\circ$ との $\hat{B}_1$、および $90^\circ < \hat{B}_2 < 180^\circ$ との $\hat{B}_2 = 180^\circ - \hat{B}_1$ という関係を満たす 2 つの補角があります。どちらが機能するかは $\hat{A}$ によって異なります。

  • $\hat{A} = 90^\circ$: $\hat{A} + \hat{B}_2 > 180^\circ$ (および $a > b$ が必要) であるため、$\hat{B}_1$ のみが解決策となります。
  • $\hat{A} < 90^\circ$: $\hat{B}_1$ は常に解ですが、$\hat{B}_2$ は $\hat{B}_2 > \hat{A} \iff b > a$ (最大の角度が最大の辺と対向する) なので、$a < b$ の場合のみ解になります。したがって、$b\operatorname{sen}\hat{A} < a < b$ の場合は三角形が 2 つあります。 $a \ge b$ の場合は 1 つだけ。
  • $\hat{A} > 90^\circ$: $\hat{A} + \hat{B}_2 > 180^\circ$ のため、$\hat{B}_2$ は解決策ではありません。 $\hat{B}_1$に関しては$\hat{B}_1 < \hat{A} \iff b < a$なので$a > b$の場合のみ解決となります。

まとめ曖昧なケースの概要表

$a < b\operatorname{sen}\hat{A}$ $a = b\operatorname{sen}\hat{A}$ $b\operatorname{sen}\hat{A} < a < b$ $a \ge b$
$\hat{A}$高い なし (長方形) 2 つ 1つ
$\hat{A}$ 直線または鈍角 なし なし なし 1 つ ($a > b$ の場合)

例2 つのソリューション

データ $a = 1$、$b = \sqrt{3} + 1$、および $\hat{A} = 15^\circ$ (演習 378): $b\operatorname{sen}\hat{A} = (\sqrt{3} + 1)\frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2} < 1 = a < b$。三角形は 2 つあります: $\hat{B} = 45^\circ$、$\hat{C} = 120^\circ$、または $\hat{B} = 135^\circ$、$\hat{C} = 30^\circ$。

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