正弦定理
正弦定理
3角形ABCがあり、頂点\(A,B,C\)の対辺の長さを\(a,b,c\)として外接円の半径を\(R\)とする
このとき、
\[ \frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}=2R \] が成り立つ。
3角形ABCがあり、頂点\(A,B,C\)の対辺の長さを\(a,b,c\)として外接円の半径を\(R\)とする
このとき、
\[ \frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}=2R \] が成り立つ。
\(\frac{a}{\sin A}=2R\)について証明する。
3角形\(ABC\)の外接円の中心を\(J\)する。
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直線\(BJ\)と外接円の交点で\(B\)でないほうを\(A'\)とする。
このとき円周角の定理より、\(\angle CAB=\angle CA'B\)となり、\(A'\)のとり方より、\(A'B\)は外接円の直径となるので\(A'B=2R\)となるので\(\angle BCA'=90^{\circ}\)となる。
これより、\(\sin A=\sin\left(\angle CAB\right)=\sin\left(\angle CA'B\right)=\frac{\left|BC\right|}{\left|A'B\right|}=\frac{a}{2R}\)となるので\(\frac{a}{\sin A}=2R\)となる。
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このとき、\(BC=2R=a\)となるので\(\frac{a}{\sin A}=\frac{2R}{\sin90^{\circ}}=2R\)となる。
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直線\(BJ\)と外接円の交点で\(B\)でないほうを\(A'\)とする。
このとき4角形\(ABA'C\)は外接円に内接しているので対角の和は\(180^{\circ}\)になり\(\angle CAB+\angle BA'C=180^{\circ}\)となる。
また、\(A'\)のとり方より、\(A'B\)は外接円の直径となるので\(A'B=2R\)となる。
これより、\(\sin A=\sin\left(\angle CAB\right)=\sin\left(\pi-\angle BA'C\right)=\sin\left(\angle BA'C\right)=\frac{\left|BC\right|}{\left|A'B\right|}=\frac{a}{2R}\)となるので\(\frac{a}{\sin A}=2R\)となる。
同様に\(\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}=2R=2R\)も成り立つので題意は成り立つ。
3角形\(ABC\)の外接円の中心を\(J\)する。
\(0^{\circ}<A<90^{\circ}\)のとき
直線\(BJ\)と外接円の交点で\(B\)でないほうを\(A'\)とする。
このとき円周角の定理より、\(\angle CAB=\angle CA'B\)となり、\(A'\)のとり方より、\(A'B\)は外接円の直径となるので\(A'B=2R\)となるので\(\angle BCA'=90^{\circ}\)となる。
これより、\(\sin A=\sin\left(\angle CAB\right)=\sin\left(\angle CA'B\right)=\frac{\left|BC\right|}{\left|A'B\right|}=\frac{a}{2R}\)となるので\(\frac{a}{\sin A}=2R\)となる。
\(A=90^{\circ}\)のとき
このとき、\(BC=2R=a\)となるので\(\frac{a}{\sin A}=\frac{2R}{\sin90^{\circ}}=2R\)となる。
\(90^{\circ}<A<180^{\circ}\)のとき
直線\(BJ\)と外接円の交点で\(B\)でないほうを\(A'\)とする。
このとき4角形\(ABA'C\)は外接円に内接しているので対角の和は\(180^{\circ}\)になり\(\angle CAB+\angle BA'C=180^{\circ}\)となる。
また、\(A'\)のとり方より、\(A'B\)は外接円の直径となるので\(A'B=2R\)となる。
これより、\(\sin A=\sin\left(\angle CAB\right)=\sin\left(\pi-\angle BA'C\right)=\sin\left(\angle BA'C\right)=\frac{\left|BC\right|}{\left|A'B\right|}=\frac{a}{2R}\)となるので\(\frac{a}{\sin A}=2R\)となる。
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これらより、\(0^{\circ}<A<180^{\circ}\)について、\(\frac{a}{\sin A}=2R\)が成り立つ。同様に\(\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}=2R=2R\)も成り立つので題意は成り立つ。
ページ情報
タイトル | 正弦定理 |
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重心は中線を2:1に内分
多角形での内接円の半径
\[
r=\frac{S}{s}
\]
5心(重心・垂心・内心・外心・傍心)の位置
\[
\boldsymbol{H}=\frac{\tan A\boldsymbol{A}+\tan B\boldsymbol{B}+\tan C\boldsymbol{C}}{\tan A\tan B\tan C}
\]
円となるための条件
\[
\frac{a^{2}+b^{2}}{4}-c>0
\]