Дан треугольник ABC с известными длинами двух сторон и углом между ними: какие конструкции и формулы вы используете для однозначного восстановления треугольника и в каких случаях возникают неоднозначности
Коротко и по делу. Обозначения: вершины A,B,CA,B,CA,B,C; стороны a=BC, b=CA, c=ABa=BC,\; b=CA,\; c=ABa=BC,b=CA,c=AB. Пусть известны две стороны и угол между ними (SAS), например известны b, cb,\; cb,c и включённый угол AAA. 1) Построение (евклидово): - Начертите отрезок длины ccc (это ABABAB). - В точке AAA постройте угол величины AAA. - На луче, исходящем из AAA, отложите отрезок длины bbb; конец этого отрезка — точка CCC. - Соедините CCC с BBB. Треугольник построен однозначно (до совпадения). 2) Формулы для восстановления и вычислений: - Закон косинусов для стороны aaa: a2=b2+c2−2bccosA.
a^2=b^2+c^2-2bc\cos A. a2=b2+c2−2bccosA.
- Затем остальные углы (например BBB) можно найти через закон косинусов cosB=a2+c2−b22ac,
\cos B=\frac{a^2+c^2-b^2}{2ac}, cosB=2aca2+c2−b2,
или через закон синусов sinB=bsinAa,
\sin B=\frac{b\sin A}{a}, sinB=absinA,
с учётом знака/положений. - Площадь: S=12bcsinA.
S=\tfrac12 b c\sin A. S=21bcsinA. 3) Единственность/неоднозначности: - Случай SAS (угол между заданными сторонами) даёт однозначный треугольник (конгруэнтность по SAS) — неоднозначностей нет. - Неоднозначности возникают в случае, когда известны две стороны и НЕ включённый угол (SSA). Пусть известны a, ba,\; ba,b и угол AAA (при вершине AAA). Вводим высоту на сторону bbb: h=bsinA.
h=b\sin A. h=bsinA.
Тогда возможны случаи: - если a<ha<ha<h — треугольник невозможен (0 решений); - если a=ha=ha=h — ровно один прямой треугольник (1 решение); - если a≥ba\ge ba≥b — ровно одно решение (1); - если h<a<bh<a<bh<a<b — два различных треугольника (2 решения). Это проявляется в том, что из равенства sinB=bsinAa
\sin B=\frac{b\sin A}{a} sinB=absinA
для BBB возможны два значения в пределах (0,180∘)(0,180^\circ)(0,180∘): BBB и 180∘−B180^\circ-B180∘−B. Итого: при заданном угле между известными сторонами (SAS) восстановление однозначно; неоднозначности появляются при варианте SSA и описаны приведёнными неравенствами и законом синусов.
Обозначения: вершины A,B,CA,B,CA,B,C; стороны a=BC, b=CA, c=ABa=BC,\; b=CA,\; c=ABa=BC,b=CA,c=AB. Пусть известны две стороны и угол между ними (SAS), например известны b, cb,\; cb,c и включённый угол AAA.
1) Построение (евклидово):
- Начертите отрезок длины ccc (это ABABAB).
- В точке AAA постройте угол величины AAA.
- На луче, исходящем из AAA, отложите отрезок длины bbb; конец этого отрезка — точка CCC.
- Соедините CCC с BBB. Треугольник построен однозначно (до совпадения).
2) Формулы для восстановления и вычислений:
- Закон косинусов для стороны aaa:
a2=b2+c2−2bccosA. a^2=b^2+c^2-2bc\cos A.
a2=b2+c2−2bccosA. - Затем остальные углы (например BBB) можно найти через закон косинусов
cosB=a2+c2−b22ac, \cos B=\frac{a^2+c^2-b^2}{2ac},
cosB=2aca2+c2−b2 , или через закон синусов
sinB=bsinAa, \sin B=\frac{b\sin A}{a},
sinB=absinA , с учётом знака/положений.
- Площадь:
S=12bcsinA. S=\tfrac12 b c\sin A.
S=21 bcsinA.
3) Единственность/неоднозначности:
- Случай SAS (угол между заданными сторонами) даёт однозначный треугольник (конгруэнтность по SAS) — неоднозначностей нет.
- Неоднозначности возникают в случае, когда известны две стороны и НЕ включённый угол (SSA). Пусть известны a, ba,\; ba,b и угол AAA (при вершине AAA). Вводим высоту на сторону bbb:
h=bsinA. h=b\sin A.
h=bsinA. Тогда возможны случаи:
- если a<ha<ha<h — треугольник невозможен (0 решений);
- если a=ha=ha=h — ровно один прямой треугольник (1 решение);
- если a≥ba\ge ba≥b — ровно одно решение (1);
- если h<a<bh<a<bh<a<b — два различных треугольника (2 решения). Это проявляется в том, что из равенства
sinB=bsinAa \sin B=\frac{b\sin A}{a}
sinB=absinA для BBB возможны два значения в пределах (0,180∘)(0,180^\circ)(0,180∘): BBB и 180∘−B180^\circ-B180∘−B.
Итого: при заданном угле между известными сторонами (SAS) восстановление однозначно; неоднозначности появляются при варианте SSA и описаны приведёнными неравенствами и законом синусов.