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直角三角形を解く

直角三角形を解くとは、その主な要素である鋭角 ($\hat{B}$ および $\hat{C}$) と辺 ($a$、$b$、$c$) 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2 つの情報を提供する必要があります。そのうちの少なくとも 1 つは、三角形に接続されている線分の寸法 (辺、高さ、中央値、角の二等分線 など) です。角度だけがわかっているため、形状はわかりますが、サイズはわかりません。 歴史 直角三角形を解くことは、何世紀にもわたって、測量士、航海士、砲兵の日常的な仕事でした。地上の角度を測定するために、 イギリス人のレナード・ ディグスはセオドライトと名付けた器具について説明しました。これはセオドライトの祖先であり、今でも三脚に乗せられて街路に現れています。この記述は、レナードが未完にし、 息子のトーマス・ ディッグスが完成させて1571に出版した本パントメトリア (「普遍的な測定」) に登場しました。測定された角度と既知の距離があれば、残りの作業は三角関数テーブルが行います。 ディグズとは何者だったのか レナード・ ディグス (c. 1515 – 1559) は測量士であり、職人や兵士が読めるようにラテン語ではなく英語で書かれた実用的な数学書の著者でした。 1554 年、彼はメアリー 1 世女王に対するトーマス ワイアットの反乱に参加しました。彼は死刑を宣告され、恩赦を受けたが、土地を失った。彼は数年後に亡くなり、 息子のトーマス (c. 1546 – 1595) を数学者のジョン・ディーに預けました。トーマスはパントメトリーを完成させました。その序文には、ガリレオの望遠鏡の数十年前に、父親がレンズを組み合わせて遠くの物体を見ると述べられていますが、彼らがそれで空を観察したという証拠はありません。 1576 では、トーマスはさらに踏み込んで、コペルニクスの理論の最初の擁護を英語で発表し、星を球体に縛られるのではなく無限の宇宙に広がるように描きました。 塔に登らずに塔を測定する: セオドライトでは照準器から頂上までの角度 $\alpha$ を測定し、チェーンでは基部までの距離 $d$ を測定します。機器上の高さは$h = d\operatorname{tg}\alpha$です。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

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直角三角形の三角比

直角三角形の辺の寸法と角度の寸法を関連付ける 3 つの特性を証明しましょう。彼らは、私たちがこれまで研究してきたサイクルの三角法を、すべてが始まった三角形の三角法に結び付けます。 歴史 ミレトス物語 (紀元前6世紀) は、エジプトの大ピラミッドの影と棒の影を比較してその高さを測ったと言われています。同じ瞬間、太陽は両方の物体と同じ角度を形成し、高さと影の比率は両方とも同じです。これはまさにこの章の考え方です。角度が固定されると、直角三角形の 2 つの辺の比率も固定されます。ただし、タレスの場合、これらの比率の名前や表はまだありませんでした。この物語は、ディオゲネス・ラエルティウスやプルタルコスなど、ずっと後の作家によって私たちに伝えられました。 ミレトスのタレスとは誰ですか? テイルズ (紀元前 624 ~ 546 頃) は、現在のトルコ沿岸にあるギリシャの裕福な都市ミレトスに住んでおり、 ギリシャ人は彼を七賢人 の一人に数えていました。彼は、神に頼らずに自然を説明しようとした最初の人物として、そして彼にとって、すべては水から生じたものであり、幾何学的な性質を単に利用するのではなく実証した最初の人物として記憶されています。歴史家ヘロドトスは、紀元前 585 年にリディア人とメディア人の戦闘を中断する日食を予言したと述べています。 2 つの逸話が彼の名声の 2 つの側面を示しています。プラトンは、タレスが夜に星を見ながら歩いているときに井戸に落ち、足元にあるものを見ずに空に何があるかを知りたがったことを奴隷に笑われたと述べています。アリストテレスによれば、哲学は役に立たないと非難されたタレスは、天文学によってオリーブの大収穫を予言し、その地域のすべてのオリーブ圧搾機を前もって借りて金持ちになったが、それは哲学者がいつでも好きなときにお金を稼げることを証明するためだったという。 タレスと大ピラミッド: 同時に、高さと影の比率はピラミッドと棒で同じです。太陽の高さを変更します。影は変わりますが、計算された高さは変わりません。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。 書籍に登場する直角三角形。 バグダッドの影板と現代の板の間で、その名前が記された直角三角形が何度も描かれ、再描画されました。 c. 850ハバシュ アル ハシブ (アフマド イブン アブダラ) は、天文学の原稿で影と半文字列を使用しています。 1220ピサのレオナルド (フィボナッチ) は、幾何学の実践で、土地の測定に弦と三角形を適用しています。 1551レティカスは、正三角形の中で、直角三角形の辺によって6つの関数を定義しています。 1558フランチェスコ・ マウロリコは、球面の表と三角形を含むメネラウスの球面を編集します。 1620エドマンド・ ガンターは、三角柱で副洞と副接線を紹介しています。 出典: 物語 (MacTutor) · ディオゲネス ラエルティウス、著名な哲学者の生涯、I.27 · アリストテレス、政治、I.11。 日常生活での応用 携帯電話で建物の高さ 傾斜計アプリは、頂上までの角度を測定します。建物から30m、$40^\circ$の場合、目の上の高さは$30\operatorname{tg} 40^\circ \approx 25{,}2$mです。 飛行機の着陸。 最終降下は滑走路から約 $3^\circ$: 10 km で行われ、飛行機の高さは $10\,000\operatorname{tg} 3^\circ \approx 524$ m です。 土地の傾斜。 測量士と技術者は、傾斜の接線によって土地を分類し、建設できる場所を決定します。 携帯電話で測定した建物の高さ: 距離、角度、接線。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

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メトリクス要素と関係

三角形は内角の一つが直角であれば長方形であることが分かります。この章では、最小限のデータに基づいて直角三角形の線分と角度の測定値を計算できる幾何学的三角理論を開発します。 歴史 直角三角形の計量関係は、数学において最も古いものの 1 つです。有名なプリンプトン 322 など、紀元前 1800 頃のバビロニアの石板には、$a^2 = b^2 + c^2$ を満たす数字のスーツがリストされており、YBC 7289 の石板は、正方形の辺の対角線 1 である $\sqrt{2}$ の優れた近似値を示しています。しかし、 この定理の最初に知られている証明はギリシャ語です。それはユークリッドの原論第1巻の命題47として現れており(紀元前300頃)、 伝統はそれをピタゴラスの学派のものとしています。 ピタゴラスとは誰だったのか ピタゴラス (紀元前 570 ~ 495 頃) はサモス島で生まれ、その伝統がエジプトとバビロンにつながる旅を経て、イタリア南部のクロトーナに、学校であり、宗派であり、政党でもあった共同体を設立しました。ピタゴラス派は魂の輪廻を信じ、菜食主義者で、そら豆を食べることを避け、発見を秘密にしていました。そのため、師が何をしたのか、弟子が何をしたのかを知ることは不可能です。この学校のモットーは「すべては数字である」でした。彼らは、心地よい音符が弦の長さの単純な比率 $2:1$、$3:2$、および $4:3$ に対応していることを発見しました。伝説によると、ピタゴラスはこの定理を実証する際、100頭の牛を神に犠牲として捧げたそうですが、これは菜食主義とは相容れません。皮肉なことに、この定理自体が正方形の対角線が整数の比ではないという発見につながり、「すべては数値である」という考えが台無しになりました。 サモス島のピタゴラス (紀元前 570 ~ 495 頃)、後の芸術的表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 原論の命題I.47の図。 $A$ から斜辺に垂直に降りる破線は、赤い正方形を 2 つの長方形に分割します。ユークリッドは、それぞれが小さい正方形の 1 つの面積を持つことを証明し、したがって $a^2 = b^2 + c^2$ になります。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

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ピタゴラスの定理の応用

正方形の対角線、正三角形 の高さ、および 30°、45°、60° の三角比はすべて同じ定理から得られます。 発見者 正方形の対角線はすでに次のように計算されています。 バビロニア人: タブレット YBC 7289 (紀元前 1800 ~ 1600 年頃) $\sqrt{2}$ 小数点以下 6 桁が正しい。直角三角形の辺間の比率は、天文学的な表として始まりました。 ニカイアのヒッパルコス (紀元前 2 世紀) 文字列テーブルをセットアップした、インディアン アリヤバータ (499) ハーフロープを使い始めた — 私たちの 正弦 —そしてイスラムの天文学者は次のように述べています アブ・アル・ワファ (10 世紀) 組織化されたシャドウ テーブル、私たちの 接線。辺のあるすべてのピタゴラス三角形を生成する公式 $x^2 - y^2$, $2xy$ そして $x^2 + y^2$、本の標語に登場します 要素 の ユークリッド. ニカイアのヒッパルコス、後の芸術的表現。ウィリアム・ヘンリー・スミス · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アリヤバータ、後の芸術表現。Cpjha13 · ウィキメディア コモンズ · CC BY-SA 4.0 アブ・アル・ワファ、後の芸術表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 エジプト人はすでに三角比を使用してピラミッドを建設しました。リンドのパピルス (紀元前 1650 年頃) は、高さ 1 キュビトごとに顔が水平方向に何手のひら分進むかというセク、つまり顔の傾き、コタンジェントを計算しています。

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メトリックの関係

斜辺の二乗は脚の二乗の和です。しかし、これは直角三角形の中で高さによって明らかになるいくつかの関係のうちの 1 つにすぎません。 発見者 直角三角形の辺間の関係は、直角三角形よりもはるかに古いものです。 サモス島のピタゴラス (紀元前6世紀)。取締役会 バビロン 紀元前 1800 年頃からは、3、4、5 などの用語を使用し、正方形の対角線を計算します。あなた スルバ・スートラ からの インド (紀元前 800 ~ 500 年頃)祭壇を築くための規則が述べられています。そして中国語のテキスト 周美蘇京 視覚的な証拠を提供します。ギリシャの伝統ではこの定理はピタゴラスと関連付けられていましたが、ピタゴラスがそれを実証したという文書による証拠はありません。私たちに伝わる最も古いデモは、 要素 の ユークリッド (紀元前 300 年頃): 命題 I.47 定理を面積によって証明し、 I.48 を証明する 相互。ピッチとの関係 — 各脚とピッチとして 比例平均 — 提案の中にあります VI.8 そしてその結果。 サモス島のピタゴラス、後の芸術的表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 この章の証明は、第 VI 巻のユークリッドの証明です。高さは三角形を元の三角形と同様の 2 つの三角形に分割し、比率は計量関係を示します。それらを 2 つ足すとピタゴラスの定理が得られます。数学における記述は、これほど多くの方法で証明されているものはほとんどありません。アメリカの教授エリシャ ルーミスは、1940 版の本のピタゴラス命題の中で、370 のさまざまな実証をまとめました。その中には、将来のアメリカ合衆国大統領ジェームズ ガーフィールドによるものもあります。 1876、空中ブランコで作りました。