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证明正弦定理的多种方法<正弦定理是哪个章节>

证明正弦定理的多种方法

证明正弦定理的方法方法汇总第一种 最简单的方法

过点 (A) 作 (AH perp BC) 交 (BC) 于点 (H) , 易得:

[AH=csin B=bsin C \ Downarrow \ dfrac{c}{sin C}=dfrac{b}{sin B}]

同理可得:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}]

[dfrac{c}{sin C}=dfrac{a}{sin A}]

综上:

[dfrac{c}{sin C}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{a}{sin A}]

补充:

我们也可以借此得到 (S riangle ABC=dfrac{1}{2}absin C=dfrac{1}{2}acsin B=dfrac{1}{2}bcsin A)

第二种 勾股定理法

过点 (A) 作 (AH perp BC) 交 (BC) 于点 (H) ,可得 (AH=bsin C,BH=ccos B)

由勾股定理可得:

[AB^2+AH^2+BH^2]

[c^2=b^2sin^2C+c^2cos^2B\ Downarrow \c^2(1-cos^2B)=b^2sin^2C\ Downarrow \dfrac{c}{sin C}=dfrac{b}{sin B}]

同理可得:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}]

[dfrac{c}{sin C}=dfrac{a}{sin A}]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

第三种 余弦定理证明正弦定理

前言:暴力出奇迹 打表出省一

[cos A=dfrac{c^2+b^2-a^2}{2bc}Rightarrow cos^2A=dfrac{c^4+b^4+a^4+2c^2b^2-2a^2b^2-2a^2c^2}{4b^2c^2}]

由 (cos^2A+sin^2A=1) 可得:

[sin^2A=dfrac{-c^4-b^4-a^4+2c^2b^2+2a^2b^2+2a^2c^2}{4b^2c^2}]

同理可得 (sin^2B) 和 (sin^2C) 的值,笔者不在此赘述此证明过程。

所以:

[(dfrac{a}{sin A})^2=dfrac{4a^2b^2c^2}{-b^2-c^2-a^2+2a^2b^2+2a^2c^2b^2c^2}=(dfrac{b}{sin B})^2=(dfrac{c}{sin C})^2]

所以:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

第四种 建立平面直角坐标系

不妨设 (A(0,0),C(x,y),B(c,0)) ,过点 (C) 作 (CH perp AB) 交 (AB) 于点 (H) ,易得:

[CH^2=y^2 \ AC^2=x^2+y^2 \ BC^2=(x-c)^2+y^2]

所以:

[a=BC,sin A=dfrac{CH}{AC},b=AC,sin B=dfrac{CH}{CB}]

可得:

[(dfrac{a}{sin A})^2=dfrac{[(x-c)^2+y^2](x^2+y^2)}{y^2}=(dfrac{b}{sin B})^2]

所以:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}]

同理可得:

[dfrac{c}{sin C}=dfrac{a}{sin A}]

[dfrac{c}{sin C}=dfrac{b}{sin B}]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

第五种 外接圆法一

过点 (O) 作线段 (OH perp BC) 交 (BC) 于点 (H) ,易得: (BC=a,BD=dfrac{a}{2})

所以

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{a}{sin angle BOD} =dfrac{a}{frac{a}{2r}}=2r]

同理可得:

[dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}=2r]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}=2r]

第六种 外接圆法二

由题: (angle ACB=angle AEB) ,所以 (sin C=sinangle AEB=dfrac{AB}{EB}=dfrac{c}{2r})

所以

[dfrac{c}{sin C}=2r]

同理可得:

[dfrac{b}{sin B}=dfrac{a}{sin A}=2r]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}=2r]

第七种 相似法

这种正法好无聊,相当复杂,纯属拓宽思路

过点 (A) 作 (AH perp BC) 交 (BC) 于点 (H).

作 ( riangle ACD sim riangle AHB, riangle AHC sim riangle ABE) ,可得: (angle HAC=angle EAB,angle HEB =angle CAD) .

所以:

[dfrac{AE}{AC}=dfrac{AB}{AH},dfrac{AD}{AB}=dfrac{AC}{AH}Rightarrow dfrac{AD}{AC}=dfrac{AE}{AC}]

所以 (AD=AE)

又因为:

[dfrac{b}{sin B}=dfrac{AC}{sin angle ADC}=AD,dfrac{c}{sin C}=dfrac{AB}{sin angle AEB}=AE]

所以:

[dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

同理可得:

[dfrac{c}{sin C}=dfrac{a}{sin A}]

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

第八种 向量法

这个比我发明的第七种证法还无聊,但这是教科书上的

过点 (A) 作与 (overrightarrow{AC}) 垂直的单位向量 (oldsymbol{j}) ,则 (oldsymbol{j}) 与 (overrightarrow{AB}) 的夹角为 (dfrac{pi}{2}-A) , (oldsymbol{j}) 与 (overrightarrow{CB}) 的夹角为 (dfrac{pi}{2}-C.)因为 (overrightarrow{AC}+overrightarrow{CB}=overrightarrow{AB}) ,所以:

[oldsymbol{j}cdot(overrightarrow{AC}+overrightarrow{CB})=oldsymbol{j}cdotoverrightarrow{AB}]

由分配律得:

[oldsymbol{j}cdotoverrightarrow{AC}+oldsymbol{j}cdotoverrightarrow{CB}=oldsymbol{j}cdotoverrightarrow{AB}]

[|oldsymbol{j}| |overrightarrow{AC}|cosdfrac{pi}{2}+|oldsymbol{j}| |overrightarrow{CB}|cos(dfrac{pi}{2}-C)=|oldsymbol{j}| |overrightarrow{AB}| cos(dfrac{pi}{2}-A)]

也即

[asin C=csin A Rightarrow dfrac{a}{sin A}=dfrac{c}{sin C}]

同理可得:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}]

[dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

综上:

[dfrac{a}{sin A}=dfrac{b}{sin B}=dfrac{c}{sin C}]

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