
余弦定理的证明方法有很多种,这里介绍一种极简的证明方法。该方法是本人在工作中推导公式,无意中发现的。证明非常简单,下面简单做下记录。
如上图为任意三角形ABC,以点C为原点,建立直角坐标系(x轴方向任意,y轴与x轴垂直),x轴与CB夹角为θ1\theta_1θ1,x轴与CA夹角为θ2\theta_2θ2。点B的坐标为(acosθ1,asinθ1)(acos\theta_1, asin\theta_1)(acosθ1,asinθ1),点A的坐标为(bcosθ2,bsinθ2)(bcos\theta_2, bsin\theta_2)(bcosθ2,bsinθ2)。
求AB两点的距离:
∣∣AB∣∣=c=(bcosθ2−acosθ1)2+(bsinθ2−asinθ1)2=a2+b2−2ab(cosθ2cosθ1+sinθ2sinθ1)=a2+b2−2abcos(θ2−θ1)=a2+b2−2abcosC(1)
||AB||=c=\sqrt{(bcos\theta_2-acos\theta_1)^2+(bsin\theta_2-asin\theta_1)^2} \\ = \sqrt{a^2+b^2-2ab(cos\theta_2cos\theta_1+sin\theta_2sin\theta_1)} \\ = \sqrt{a^2+b^2-2abcos(\theta_2-\theta_1)}=\sqrt{a^2+b^2-2abcosC} \tag 1
∣∣AB∣∣=c=(bcosθ2−acosθ1)2+(bsinθ2−asinθ1)2=a2+b2−2ab(cosθ2cosθ1+sinθ2sinθ1)=a2+b2−2abcos(θ2−θ1)=a2+b2−2abcosC(1)
式(1)两边平方得到余弦定理:
c2=a2+b2−2abcosC(2)
c^2=a^2+b^2-2abcosC \tag 2
c2=a2+b2−2abcosC(2)
若C=π/2C=\pi/2C=π/2,cosC=0cosC=0cosC=0,由式(2)得到勾股定理:
c2=a2+b2(3)
c^2=a^2+b^2 \tag 3
c2=a2+b2(3)
勾股定理可以认为是余弦定理的特例。证毕。
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