Галина Дудар
Складаємо інтелект -карту з теми «Теорема синусів. Теорема
косинусів. Розв’язування
трикутників». Прикладні задачі
Завершуючи тему , що стосується відомих теорем геометрії, а
саме, теореми синусів і теореми косинусів, варто навести лад із вивченим
матеріалом. У цьому нам допомагають майнд-карт (інтелект -карти), або кластери.
Пропоную скласти свою інтелект-карту з опрацьованих тем. Вона допоможе пригадати
головне, зорієнтуватися, як застосовувати вивчений матеріал при розв’язування задач. Адже згадані
теореми мають величезне значення і широке застосування у математиці, і не
тільки в математиці.
Давайте разом проведемо невеличку екскурсію у минуле великих
теорем.
Починаючи з давніх часів і приблизно до XVII століття у тригонометрії розглядали
виключно «розв’язування
трикутників», тобто обчислення одних елементів трикутника (або многокутника,
розбитого на трикутники) за іншими елементами. Такі обчислення виникали з
потреб астрономії, мореплавства, геодезії, архітектури.
Теорема косинусів, по суті, була доведена, звісно, спочатку
геометрично, ще у «Началах» Евкліда, а саме у 12-му і 13-му реченнях ІІ книги, у якій узагальнюється теорема Піфагора і виводяться формули , які виражають
квадрат сторони, яка лежить проти гострого чи тупого кута трикутника. Це положення,
доведене Евклідом, еквівалентне теоремі косинусів
Сучасного вигляду теорема косинусів набуває приблизно у 1801
році у французького математика Лазара Карно (1753-18230). Ж.Л. Лагранж вивів у
1799 році теорему синусів з теореми косинусів. Інший французький математик, О.
Коші, виводить теорему косинусів із теореми синусів у своєму «Курсі аналізу» у
1821 році.
Вчені Індії. Як і учені країн ісламу у ІХ-Х століттях,
зводили розв’язування
будь-яких трикутників до розв’язування
прямокутних трикутників. Тому у них не було потреби у теоремі косинусів. Вони її
не знали. Цю теорему довів лише в одинадцятому столітті уродженець Хорезму
видатний астроном і математик ал-Біруні.
Разом із
співвідношенням
теорема синусів
давала можливість розв’язувати будь-який трикутник. Теоремою синусів користувалися, починаючи з XVI
століття, європейські математики.
( за матеріалами Г. И. Глейзер .
История математики в школе. 7-8 класс. М., Просвещение, 1982).
А тепер розглянемо кілька прикладних задач на застосування теореми
синусів та теореми косинусів.▫
Задача 1.
На кришці парового циліндра діаметром 350 мм треба просвердлити
8 отворів для болтів. Знайдіть відстані між центрами отворів, якщо ці центри
повинні бути від країв кришки на відстані 50мм.
Розв’язання
1)
АО=ВО=125 мм
(за умовою задачі).
2)
∟АОВ=360◦
:8=45◦
3)
За
теоремою косинусів АВ2 =АО2
+ВО2 –2АО∙ВО cosАОВ.
4)
АВ2
≈9153 мм2 , АВ≈95, 6 мм2.
Відповідь. 95,6 мм2 .
Задача
2
З
двох міст А і В виїжджають одночасно два
потяги відповідно за напрямами АD і ВЕ, які перетинаються у місті С під кутом 60◦. Обидва
поїзди рухаються рівномірно зі швидкостями відповідно 20 км/год і 30км/год. За скільки
годин з моменту їх відправлення відстань між ними буде дорівнювати початковій,
якщо АС=50 км, ВС=40 км?
Розв’язання
Нехай t- час який потрібно знайти. Тоді за умовою задачі АD=20t, ВЕ=30t,СD=20t-50,
СЕ=30t-40.
З трикутника DЕС за теоремою косинусів : DE2 = (20t-50)2
+ (30t-40)2 –
(20t-50)(30t-402) cos60◦.
З трикутника АВС за теоремою косинусів АВ2
=502 +402 -2∙50∙40cos60◦=2100.
Враховуючи, що АВ=DE, знаходимо час t. t=3 год.
Відповідь. Через 3 години.
Задача 3
Силу, що дорівнює 23 Н треба розкласти на
дві складові, кути яких з напрямом заданої сили дорівнюють відповідно 47◦ і 54◦. Знайти величину кожної
із цих сил.
Розв’язання
∟DAC=54◦, ∟СAB=47◦, тому ∟ADC=79◦. Застосуємо теорему синусів до трикутника ADC. Звідси
F1 ≈17 H, F2 =19 Н.
Задача 4
Дорога на гору піднімається двома виступами
у вигляді ламаної лінії, перший виступ утворює з горизонтом кут 30◦, а другий - 65◦. А пряма , яка з’єднує її з
основою гори, нахилена до горизонту під кутом 60◦. Довжина виступу дорівнює
1км. Знайти висоту гори.
Розв’язання
За умовою ∟АОЕ=30◦,
∟DОЕ=60◦, тому ∟DOA=30◦,
∟ODB=30◦.
∟DAC=60◦,
тому ∟ADC=25◦
і ∟ADO=5◦.З
трикутника OAD
за теоремою синусів АD≈5,74 км. З трикутника ACD
знаходимо
DC= AD∙sin65◦≈5,2
км, СВ=АЕ=0,5ОА≈0,5 м. Висота гори DB≈5,7 км.
Відповідь. 5,7 км
Задача 5
Судно йде точно на схід із швидкістю 12
вузлів. О 13 год 10 хв азимут напряму на маяк дорівнював 70◦, а о 13 год 40 хв він
становив 20◦. На
якій відстані від судна знаходився маяк під час другого показу? Відомо, що один
морський вузол відповідає 1 морській милі за годину.
Розв’язання
Нехай маяк знаходиться у точці М.
Оскільки судно прямує точно на схід, то
воно рухається по променю АВ (кут NAB-гострий). О 13год 10 хв
судно знаходилось у точці А (∟NAM=∟NME=70◦).
Якщо о 13год 40хв азимут напряму на маяк становив
20◦, то в цей
момент воно знаходилось у точці В (∟NME1 =20◦).
За 0,5 год судно пройшло відстань АВ, яка
дорівнює 6 миль. Нехай ВМ=х. Кут АМВ=50◦,
а кут МАВ=20◦.
За теоремою синусів з трикутника АВМ маємо, що х≈ 2,7 морських миль.
Відповідь. 2, 7 морських миль.
Ще кілька цікавих задач для самостійного
розв’язання
Задача 6
Залізний стержень довжина якого х
см треба зігнути під кутом так, щоб відстань між його кінцями була у
см. Де повинна знаходитись точка згину?
За яких умов задача матиме розв’язки?
Задача 7
З гелікоптера , який знаходиться на висоті
1650 м, було помічено колону автівок. Початок колони видно під кутом пониження 70 градусів, а кінець під кутом 65 градусів.
Знайдіть довжину колони.
Задача 8
На матеріальну точку діють сили 35 Н і 85 Н
під кутом 70 градусів. Знайдіть рівнодійну цих сил і кут, який утворює вона із
більшою із даних сил.
Задача 9
Із спостережного пункту помічено літак,
який пролітає над вежею. Висота якої 80м. Пряма, яка з’єднує спостережний пункт і верхівку
вежі, утворює з горизонтальною площиною кут 25 градусів. На якій висоті пролітає
літак?
Задача 10
Три населених пункти А, В, С розміщені так, що
дороги які їх з’єднують
утворюють трикутник. Відстань між А і В становить 24 км, між В і С – 36 км .
Дороги , які ведуть з міста В у міста А і С утворюють кут 60 градусів. Яка
відстань між містами А і С? Де потрібно розмістити АЗС, щоб відстань з усіх
міст до неї була однаковою? Результати округлити
до сотих.