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問 5 - (1) ⊿ABC (BC=a, AC=b, AB=c) にて、C から AB に下ろした垂線の足を D とする。 CD=h, AD=d とすれば Pythagoras により、 b^2 = d^2 + h^2 …(1) a^2 = (c-d)^2 + h^2 …(2) が成立つ。 (1) → h^2 = b^2 - d^2 として、(2) へ代入。 a^2 = (c-d)^2 + b^2 - d^2 = b^2 + c^2 - 2cd …(3) (3) にて、 d = b*cos(A) なので、 a^2 = (c-d)^2 + b^2 - d^2 = b^2 + c^2 - 2bc*cos(A) …(4) なる「余弦公式」を得る。 問 5 - (2) 前項の式 (4) を cos(B) 利用の形へ変形。 b^2 = a^2 + c^2 - 2ac*cos(B) ↓ cos(B) = (a^2 + c^2 - b^2)/(2ac) …(5) = (8^2 + 3^2 - 7^2)/(2*8*3) = 1/2 ↓ B = 60 degrees
(1) 頂点Cから辺ABに下した垂線の足をHとし、CH=hとすると、 直角三角形AHCにおいて、三平方の定理から、 h^2=b^2-(b×cosA)^2-(ア) また、直角三角形CHBにおいて、三平方の定理から、 h^2=a^2-(c-b×cosA)^2-(イ) 式(ア)と(イ)から、 b^2-(b×cosA)^2=a^2-(c-b×cosA)^2 これを展開して整理すると、 a^2=b^2+c^2-2bc×cosA (2) (1)と同様に考えて、 b^2=c^2+a^2-2ca×cosB であるから、 cosB =(c^2+a^2-b^2)/2ca =(3^2+8^2-7^2)/(2×3×8) =24/48 =1/2 よって、角Bは60°
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