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定理已证明

正弦定理

命题陈述

在三边长 aa、bb、cc 分别对内角 AA、BB、CC 且外接圆半径为 RR 的任意三角形 ABCABC 中,都有 asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} = \dfrac{c}{\sin C} = 2R。

为什么成立?

将三角形 ABCABC 内接于直径为 2R2R 的外接圆中。每一条边(如 a=BCa = BC)都是该圆中对圆周角 AA 的一条弦。保持圆周角不变,将顶点 AA 沿圆周移到一条直径的端点,三角形便化为以直径 2R2R 为斜边的直角三角形,立刻看出弦长 aa 等于 2Rsin⁡A2R\sin A——而三条边都处在同一个直径为 2R2R 的圆内,因此比值 asin⁡A\dfrac{a}{\sin A} 对每条边都必然等于 2R2R。

证明思路

作 △ABC\triangle ABC 的半径为 RR 的外接圆,并作直径 BDBD,于是 BD=2RBD = 2R 且 ∠BCD=90∘\angle BCD = 90^\circ。当 AA 为锐角时,圆周角 ∠A\angle A 与 ∠BDC\angle BDC 所对的是同一段弧 BCBC,因而相等,于是在直角三角形 △BDC\triangle BDC 中有 sin⁡A=sin⁡(∠BDC)=a2R\sin A = \sin(\angle BDC) = \dfrac{a}{2R},即 asin⁡A=2R\dfrac{a}{\sin A} = 2R(若 AA 为钝角,则 ∠BDC=180∘−A\angle BDC = 180^\circ - A 具有相同的正弦值)。对 bb 和 cc 重复上述论证,便得 asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} = \dfrac{c}{\sin C} = 2R。

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分步证明

该定理暂无分步证明。

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