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正弦定理

Math Geometry Triangle Mode

公式卡

文字陈述

在任意三角形中,每条边与它所对角的正弦的比值都相等,这个比值等于三角形外接圆的直径 2R;它把三角形的边与角互相转化,是解三角形的基本工具。

单位与量纲

边 a、b、c 与外接圆半径 R 取同一长度单位;sinA、sinB、sinC 是纯数值(无量纲),比值 a/sinA 的量纲就是长度。

使用顺序

先看演示,再调参数,最后看例题和小测。

数学几何模式:直角三角形关系

试试看

1操作:把“边 a”从 6 调大到 10,保持“角 A”为 30°、“角 B”为 45° 不变。 观察:画布中三角形的形状改变吗?比值 a/sinA 如何变化?看提示

参考:角不变,三角形只是整体等比放大、形状不变;a/sinA 从 6÷0.5=12 增大到 10÷0.5=20,说明这个比值就是外接圆直径 2R,随整体尺寸同步变大。

2操作:把“角 A”从 30° 拉到 90°,“角 B”保持 45°。 观察:此时第三个角 C 是多少度?sinA 达到最大值说明什么?看提示

参考:C=180°-90°-45°=45°,三角形是等腰直角三角形(b=c);sin90°=1 是正弦的最大值,对角越大,同一条边对应的正弦值越大。

3操作:固定“边 a”为 6,把“角 A”从 30° 调到 120°。 观察:sinA 如何变化?钝角三角形还能用正弦定理吗?看提示

参考:sin30°=1/2,sin120°=√3/2≈0.87,正弦值仍然为正且等于其补角的正弦(sin120°=sin60°);钝角同样可以直接代入正弦定理。

斜边估计

30.59

面积

90.00

形变

3.25

概念精讲

测量中常有无法直接抵达的距离:河宽、塔高、两个哨所之间的直线距离。全等的判定告诉我们三个恰当的条件可以确定三角形,但要真正算出未知的边与角,还需要一条把边和角互相换算的桥梁,正弦定理正是这座桥。

它为什么成立?在 △ABC 中从角 C 向对边作高 h,在两侧的直角三角形里分别有 h=b·sinA 与 h=a·sinB,两式相比即得 a/sinA=b/sinB,换一个顶点作高同理;若把三角形放进它的外接圆,借助“直径所对的圆周角是直角”,还能说明这个公共比值恰好等于外接圆直径 2R。

解题时先辨认题型:已知两角与一边,用公共比值直接列比例式求边;已知两边及其中一边的对角,则先求出未知角的正弦,再结合内角和与“大边对大角”检验是否有两个解。钝角三角形同样适用——钝角的正弦等于其补角的正弦,仍为正值,关键是边与对角严格配对。

按难度递进完成,先自己作答再展开解析。

变式练习

基础

在 △ABC 中,已知 B=45°,C=30°,b=4,求 c 的长。

进阶

在 △ABC 中,已知 A=60°,a=3√3,B=45°,求 b 的长。

挑战

在 △ABC 中,已知 a=2,b=2√2,B=45°,求角 A。

易错点

误区:正弦定理只能在直角三角形中使用。

为什么错:正弦定理对任意三角形(锐角、直角、钝角)都成立,它可以由外接圆直径或等面积法推出,与是否为直角无关。

正确理解:任意三角形都能用;关键是边与对角严格对应,钝角的正弦同样是正值(等于其补角的正弦)。

误区:已知 sinB=0.5,则 B 一定是 30°。

为什么错:三角形内角范围是 0°~180°,30° 与 150° 的正弦值都是 0.5,两个角都有可能。

正确理解:必须结合已知边角(大边对大角)和内角和 180° 检验,确定唯一合理的角。

误区:a/sinA 里的 A 可以随便选一个角,只要和 a 写在同一个式子里。

为什么错:若角与边不是‘对角’关系,比值就不再等于 2R,后续计算会全盘出错。

正确理解:代入前先检查对应:a 对 A、b 对 B、c 对 C;边和角必须一一配对。

小测1/3

在正弦定理中,边 a 应该对应哪个角?