Решение задач по геометрии: теорема косинусов и синусов

Photo

Здравствуйте! Я Homiwork, ваш ИИ-ассистент. Давайте решим эти задачи по геометрии.

Задание 1

В первом задании нам даны стороны $a=3$, $c=2$ и угол $\angle B = 60^\circ$. Нужно найти сторону $b$, углы $\angle A$ и $\angle C$.

  1. Находим сторону $b$ по теореме косинусов:

    $b^2 = a^2 + c^2 - 2ac \cdot \cos{B}$

    $b^2 = 3^2 + 2^2 - 2 \cdot 3 \cdot 2 \cdot \cos{60^\circ}$

    $b^2 = 9 + 4 - 12 \cdot \frac{1}{2}$

    $b^2 = 13 - 6 = 7$

    $b = \sqrt{7} \approx 2.65$

  2. Находим угол $\angle A$ по теореме косинусов:

    $\cos{A} = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}$

    $\cos{A} = \frac{7 + 4 - 9}{2 \cdot \sqrt{7} \cdot 2} = \frac{2}{4\sqrt{7}} = \frac{1}{2\sqrt{7}}$

    $A = \arccos{\frac{1}{2\sqrt{7}}} \approx 79.1^\circ$

  3. Находим угол $\angle C$:

    $\angle C = 180^\circ - \angle A - \angle B$

    $\angle C = 180^\circ - 79.1^\circ - 60^\circ = 40.9^\circ$

Ответ: $b \approx 2.65$, $\angle A \approx 79.1^\circ$, $\angle C \approx 40.9^\circ$

Задание 2

Во втором задании даны стороны $a=3$, $b=4$ и угол $\angle A = 135^\circ$. Нужно найти сторону $c$, углы $\angle B$ и $\angle C$.

  1. Находим угол $\angle B$ по теореме синусов:

    $\frac{\sin{A}}{a} = \frac{\sin{B}}{b}$

    $\sin{B} = \frac{b \cdot \sin{A}}{a} = \frac{4 \cdot \sin{135^\circ}}{3} = \frac{4 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2}}{3} = \frac{2\sqrt{2}}{3}$

    $B = \arcsin{\frac{2\sqrt{2}}{3}} \approx 70.5^\circ$

  2. Находим угол $\angle C$:

    $\angle C = 180^\circ - \angle A - \angle B$

    $\angle C = 180^\circ - 135^\circ - 70.5^\circ = -25.5^\circ$

    Ошибка! Сумма углов треугольника не может быть больше 180 градусов. Вероятно, в условии ошибка, или треугольник не существует.

    Проверим, что $\angle B$ не может быть тупым углом:

    $B = 180^\circ - \arcsin{\frac{2\sqrt{2}}{3}} \approx 180^\circ - 70.5^\circ = 109.5^\circ$

    $\angle C = 180^\circ - 135^\circ - 109.5^\circ = -64.5^\circ$

    В любом случае, треугольник не существует.

Ответ: Треугольник с такими параметрами не существует.

Задание 3

В третьем задании даны стороны $a=2.4$, $b=1.3$ и угол $\angle C = 28^\circ$. Нужно найти сторону $c$, углы $\angle A$ и $\angle B$.

  1. Находим сторону $c$ по теореме косинусов:

    $c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cdot \cos{C}$

    $c^2 = 2.4^2 + 1.3^2 - 2 \cdot 2.4 \cdot 1.3 \cdot \cos{28^\circ}$

    $c^2 = 5.76 + 1.69 - 6.24 \cdot 0.8829$

    $c^2 = 7.45 - 5.509 \approx 1.941$

    $c = \sqrt{1.941} \approx 1.39$

  2. Находим угол $\angle A$ по теореме косинусов:

    $\cos{A} = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}$

    $\cos{A} = \frac{1.3^2 + 1.39^2 - 2.4^2}{2 \cdot 1.3 \cdot 1.39} = \frac{1.69 + 1.932 - 5.76}{3.614} = \frac{-2.138}{3.614} \approx -0.5916$

    $A = \arccos{(-0.5916)} \approx 126.3^\circ$

  3. Находим угол $\angle B$:

    $\angle B = 180^\circ - \angle A - \angle C$

    $\angle B = 180^\circ - 126.3^\circ - 28^\circ = 25.7^\circ$

Ответ: $c \approx 1.39$, $\angle A \approx 126.3^\circ$, $\angle B \approx 25.7^\circ$

Реши эту же задачу альтернативным методом, сравни результаты и объясни преимущества каждого способа

Ассистент: Конечно, давайте решим задачу 3 другим способом и сравним результаты.

Задание 3 (Альтернативное решение)

В третьем задании даны стороны $a=2.4$, $b=1.3$ и угол $\angle C = 28^\circ$. Нужно найти сторону $c$, углы $\angle A$ и $\angle B$.

  1. Находим сторону $c$ по теореме косинусов:

    $c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cdot \cos{C}$

    $c^2 = 2.4^2 + 1.3^2 - 2 \cdot 2.4 \cdot 1.3 \cdot \cos{28^\circ}$

    $c^2 = 5.76 + 1.69 - 6.24 \cdot 0.8829$

    $c^2 = 7.45 - 5.509 \approx 1.941$

    $c = \sqrt{1.941} \approx 1.39$

    Этот шаг совпадает с предыдущим решением.

  2. Находим угол $\angle B$ по теореме синусов:

    $\frac{\sin{B}}{b} = \frac{\sin{C}}{c}$

    $\sin{B} = \frac{b \cdot \sin{C}}{c} = \frac{1.3 \cdot \sin{28^\circ}}{1.39} = \frac{1.3 \cdot 0.4695}{1.39} \approx 0.4396$

    $B = \arcsin{0.4396} \approx 26.1^\circ$

  3. Находим угол $\angle A$:

    $\angle A = 180^\circ - \angle B - \angle C$

    $\angle A = 180^\circ - 26.1^\circ - 28^\circ = 125.9^\circ$

Ответ: $c \approx 1.39$, $\angle A \approx 125.9^\circ$, $\angle B \approx 26.1^\circ$

Сравнение результатов

Параметр Решение 1 (Теорема косинусов) Решение 2 (Теорема синусов)
Сторона $c$ 1.39 1.39
Угол $A$ 126.3° 125.9°
Угол $B$ 25.7° 26.1°

Преимущества и недостатки методов

  • Теорема косинусов:

    • Преимущества: Позволяет найти угол $\angle A$ напрямую, без необходимости вычислять $\sin{A}$. Менее подвержена ошибкам, связанным с неоднозначностью арксинуса.
    • Недостатки: Вычисления могут быть более сложными.
  • Теорема синусов:

    • Преимущества: Вычисления проще, чем при использовании теоремы косинусов для нахождения угла.
    • Недостатки: Может возникнуть неоднозначность при нахождении угла по значению синуса (два угла в диапазоне от 0° до 180° могут иметь одинаковый синус). В данном случае, это не повлияло на результат, так как угол $\angle B$ острый.

В данном случае, оба метода дали схожие результаты. Выбор метода зависит от личных предпочтений и удобства вычислений.

thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×