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附加数学 · 解三角形

已知角不是夹角时求面积

面积公式记得,给的角却不在那两边之间。

三角形的面积是 ½ab sin C,但前提是 C 是 a 和 b 之间的夹角。已知的角在别处时,要先补出缺少的信息。

这一课属于三角形的解法,用到选择正弦或余弦定理里的正弦定理。

为什么需要夹角?

公式 ½ab sin C 其实是 ½ × 底 × 高。以 a 为底,对面顶点的高是 b sin C,因为 b 和 C 构成一个带有这条高的直角三角形。

只有 C 夹在 a 和 b 之间,才能这样做。换成别的角,b sin(角) 就不是底上方的高了。

例题一:先补出缺少的边

这是一道原创例题。三角形 PQR 中,PQ = 12 cm,P = 55°,Q = 65°。求面积。

两个已知的角在 PQ 的两端,所以 PQ 和另外两条边的夹角并不是直接给出的。先补出缺少的信息。

  1. 角 R = 180° − 55° − 65° = 60°。
  2. 正弦定理:PR ÷ sin 65° = 12 ÷ sin 60°,所以 PR = 12 × 0.9063 ÷ 0.8660 = 12.56 cm。
  3. PQ 和 PR 夹着角 P = 55°,所以面积 = ½ × 12 × 12.56 × sin 55° = 75.35 × 0.8192 = 61.7 cm²。

例题二:用高核对同一个面积

从 R 向 PQ 作垂线。在 P 处的直角三角形里,高 h = PR sin 55° = 12.56 × 0.8192 = 10.29 cm。

面积 = ½ × 12 × 10.29 = 61.7 cm²,和前面相同。两条路线得出一致的结果,是很有力的核对。

最容易丢分的失误

常见的失误是把已知的角,和附近的任意两条边搭在一起。以例题一为例,有人写 ½ × 12 × 12.56 × sin 65°,用的是 Q 的角,但 Q 并不夹在 PQ 和 PR 之间。

步骤 错误做法 正确做法
选两条边 PQ 和 PR PQ 和 PR
选角 65°(角 Q) 55°(角 P,夹在它们之间)
结果 68.3 cm² 61.7 cm²

检验只要五秒钟:用手指按住你选的两条边,确认所用的角是它们相交的那个顶点。

题目直接问高的时候

有时题目直接问某个顶点到一条边的垂直长度。那段长度就是高,用正弦比可以求出。例题一里,R 到 PQ 的垂直长度是 10.29 cm。

如果高已经给出,就不要多绕路:面积 = ½ × 底 × 高,高要垂直于底。检查单位,到最后才取近似值。

自我检测

三角形 ABC 中,AB = 10 cm,A = 70°,B = 50°。求面积。

答案

角 C = 180° − 70° − 50° = 60°。

正弦定理:AC ÷ sin 50° = 10 ÷ sin 60°,所以 AC = 10 × 0.7660 ÷ 0.8660 = 8.845 cm。

AB 和 AC 夹着角 A = 70°,所以面积 = ½ × 10 × 8.845 × sin 70° = 44.23 × 0.9397 = 41.6 cm²。

接下来学什么?

面积题常常出现在更大的图形里。接着读三维的三角形应用题,学会先选出一个平面三角形。用应用题结构工作表 (英文)可以先整理长的图形题。

想让老师陪你做这类题目,可以看线上一对一附加数学补习。

常见问题

为什么一定要夹角?

公式 ½ab sin C 其实是 ½ × 底 × 高。以 a 为底,高是 b sin C,只有 C 夹在 a 和 b 之间时成立。换成别的角,b sin(角) 就不是底上方的高了。

已知的角不在两条已知边之间,怎么办?

先求出缺少的那一块信息,通常是用三角形内角和求第三个角,再用正弦定理求另一条边。有了两条边和它们的夹角,就能套用面积公式。

怎样快速检查边和角搭得对不对?

用手指按住你用的两条边,确认所用的角正是它们相交的那个顶点。如果不是,先补出需要的边或角。

如果面积题总在选边和选角这一步出错,一对一的老师可以在你的新题上让你先指出夹角,再写公式。

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