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定理証明済み

正弦定理

内容

三辺の長さ aa、bb、cc がそれぞれ内角 AA、BB、CC に対向し、外接円の半径が RR である任意の三角形 ABCABC において、asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} = \dfrac{c}{\sin C} = 2R が成り立つ。

なぜ正しいのか?

三角形 ABCABC を直径 2R2R の外接円に内接させる。a=BCa = BC のような各辺は、円周角 AA に対するその円の弦である。頂点 AA を円周に沿って直径の端点まで動かすと、三角形は斜辺が直径 2R2R の直角三角形になり、弦の長さ aa が 2Rsin⁡A2R\sin A に等しいことがただちにわかる。三つの辺はすべて同じ直径 2R2R の円内に収まっているため、比 asin⁡A\dfrac{a}{\sin A} はどの辺についても 2R2R に等しくなる。

証明の概略

半径 RR の △ABC\triangle ABC の外接円を描き、BDBD を直径とすると、BD=2RBD = 2R かつ ∠BCD=90∘\angle BCD = 90^\circ である。AA が鋭角のとき、円周角 ∠A\angle A と ∠BDC\angle BDC は同じ弧 BCBC に対する角なので等しく、直角三角形 △BDC\triangle BDC において sin⁡A=sin⁡(∠BDC)=a2R\sin A = \sin(\angle BDC) = \dfrac{a}{2R}、すなわち asin⁡A=2R\dfrac{a}{\sin A} = 2R が成り立つ(AA が鈍角のときも ∠BDC=180∘−A\angle BDC = 180^\circ - A の正弦は同じである)。bb と cc についても同様に繰り返せば asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} = \dfrac{c}{\sin C} = 2R が得られる。

この定理を使うトピック

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ステップごとの証明

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参考文献

  1. Glen Van Brummelen (2009). The Mathematics of the Heavens and the Earth: The Early History of Trigonometry
  2. H. S. M. Coxeter, S. L. Greitzer (1967). Geometry Revisited