В задаче на решение треугольника по двум сторонам a, b и несмежному углу A (случай SSA) проанализируйте, при каких соотношениях между a, b и sin A существует 0, 1 или 2 геометрических решений; приведите геометрические пояснения для каждого случая

8 Окт в 11:38
6 +1
0
Ответы
1

Пусть даны угол A и стороны a противоположнаяAпротивоположная AпротивоположнаяA и b смежнаясA,т.е.сторонаAC=bсмежная с A, т. е. сторона AC = bсмежнаясA,т.е.сторонаAC=b. Зафиксируем точку A и отрезок AC длины b по оси Ox, так что C = b,0b,0b,0. Луч AB составляет с AC угол A. Точка B должна лежать на этом луче и одновременно на окружности с центром C и радиусом a. Иначе говоря, число геометрических решений равно числу пересечений луча AB с окружностью радиуса a, центром в C.

Введём высоту h — расстояние от точки C до луча AB. По треугольнику AAC: h = b · sin A. ЭторасстояниеотCдопрямой,проходящейчерезAподугломA.Это расстояние от C до прямой, проходящей через A под углом A.ЭторасстояниеотCдопрямой,проходящейчерезAподугломA.

Обобщённая алгебраическая формулировка: для пересечения существует дискриминант, пропорциональный a^2 − b^2 sin^2 A. Поэтому ключевой порог — b sin A = h.

Рассмотрим случаи.

1) A острый (0 < A < 90°)

a < b sin A (a < h) — окружность радиуса a не доходит до луча → 0 решений.
Геометрически: расстояние от C до луча больше a, поэтому никаких точек пересечения.a = b sin A a=ha = ha=h — окружность касается луча → 1 прямойпрямойпрямой треугольник.
Геометрически: B — точка касания; в получившемся треугольнике угол B = 90°.b sin A < a < b — окружность пересекает луч в двух точках → 2 решения двеневырожденныеразныефигурыдве невырожденные разные фигурыдвеневырожденныеразныефигуры.
Геометрически: возможны два положения вершины B симметричныеотносительноперпендикуляраизCсимметричные относительно перпендикуляра из CсимметричныеотносительноперпендикуляраизC, дающие два разных треугольника одинсострым,другойступымугломBодин с острым, другой с тупым углом Bодинсострым,другойступымугломB.a ≥ b — только одно решение.
Геометрически: если a ≥ b, второе пересечение окружности лежит "за" A напродолжениилучавпротивоположнуюсторонуна продолжении луча в противоположную сторонунапродолжениилучавпротивоположнуюсторону или совпадает, поэтому на самом луче AB остаётся только одно пересечение → одна фигура. (При a = b может быть частный случай симметрии; при a > b всегда ровно одно неполярное положение B.)

2) A = 90°

h = b. Тогда если a ≤ b — нет невырожденного треугольника приa=bполучаетсявырожденныйслучайB=Aпри a = b получается вырожденный случай B = Aприa=bполучаетсявырожденныйслучайB=A, если a > b — ровно 1 решение.
Геометрически: луч AB перпендикулярен AC; расстояние от C до луча = b, если a ≤ b окружность не пересекёт иликоснётсявA—вырождениеили коснётся в A — вырождениеиликоснётсявAвырождение, если a > b — одно пересечение на луче вверх.

3) A тупой (90° < A < 180°)

Здесь также ключ: h = b sin A (0 < h < b). В этом случае возможен максимум один неполярный пересечение:
a ≤ b sin A a≤ha ≤ hah — 0 решений дляa=hкасаниедаётвырожденный/особыйслучайнаграницедля a = h касание даёт вырожденный/особый случай на границедляa=hкасаниедаётвырожденный/особыйслучайнагранице.a > b sin A — 1 решение.
Геометрически: при A тупом один из корней квадратного уравнения даёт абсциссу на луче, другой корень оказывается отрицательным на«другомнаправлении»черезAна «другом направлении» через Aна«другомнаправлении»черезA, поэтому либо нет пересечений, либо ровно одно на луче.

Короткая сводка безвырожденныхсовпаденийбез вырожденных совпаденийбезвырожденныхсовпадений:

Если A острый:
a < b sin A — 0a = b sin A — 1 прямойпрямойпрямойb sin A < a < b — 2a ≥ b — 1Если A = 90°:
a > b — 1; a ≤ b — 0 a=b—вырождениеa = b — вырождениеa=bвырождениеЕсли A тупой:
a ≤ b sin A — 0 границаa=bsinA—касаниеграница a = b sin A — касаниеграницаa=bsinAкасаниеa > b sin A — 1

Можно также записать универсальное условие через дискриминант: число невырожденныхневырожденныхневырожденных решений равно

0, если a < b sin A;1, если a = b sin A касаниекасаниекасание или A≥90°иa≥bsinAA ≥ 90° и a ≥ b sin AA90°иabsinA;2, только в случае A < 90° и b sin A < a < b.

Эти результаты получаются из геометрического построения: пересечение луча из A под углом A с окружностью центра C радиуса a, а порог b sin A — это расстояние от центра окружности до этого луча.

8 Окт в 12:53
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир