sin75°を利用して三角形の辺と角を求める問題で質問があります。 教えて下さい。
《問題》 △ABCにおいて、b=2,c=1+√3,A=60°のとき,a,B,Cを求めよ。
《解答》 余弦定理より a^2=2^2+(1+√3)^2×2×(1+√3)×cos60°=6 a>0よりa=√6
この後に、正弦定理から a/sinA=c/sinCより √6/(√3/2)=(1+√3)/sinC sinC=(1+√3)/√6×(√3/2)=(√6+√2)/4 C=75°、C=105°
C=75°のときB=45° 2<√6<1+√3、45°<60°<75だから条件を満たす。 C=105°のときB=15° 2<√6<1+√3、45°<60°<75だから条件を満たす。
★★ここから質問です★★
教科書では C=105°のときB=15°がなかったのですが、なぜC=105°のときB=15°が誤りですか。 教科書の解き方は理解していますので、私の解答で誤りを教えてください。よろしくお願いします。
(教科書ではa=√6を求めた後に、sin75°の値は使わないで、 余弦定理でcosB=1/√2からB=45°、C=180°ー(60°+45°)=75°でした)
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No.78602 - 2021/10/02(Sat) 11:08:44
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / IT | | | > なぜC=105°のときB=15°が誤りですか。
3辺の長さが決まると、三角形は1つに決まるので、2つの答えが出ることはないはずです。
また、三角形ABCを描いて見ると、誤りなのは一目瞭然だと思います。 (b=2,c=1+√3に反する)
なぜ、誤りが潜り込んでいるのかは、これからあなたの解答を読んでみます。
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No.78603 - 2021/10/02(Sat) 11:59:26 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / X | | | 横から失礼します。
辺と角の大小関係だけでは∠Cが鈍角であることを 排除できないことを考えていないのが誤りです。
仮に∠C=90°a=√6,b=2の直角三角形を 考えるとき、三平方の定理により c=√10 よって件の問題の△ABCにおいて b=2<a=√6<c=1+√3<√10 により、∠Cは鋭角です。
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No.78604 - 2021/10/02(Sat) 12:29:11 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / IT | | | a/sinA=c/sinC は、問題の条件を満たすための必要条件でしかないですね。
sinC=sin(180°-C) ですから2つの角度Cが求まりますが、問題のすべての条件を満たす角度Cは1つだけのはずです。
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No.78605 - 2021/10/02(Sat) 12:33:04 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | 3辺の長さが決まると、三角形は1つに決まるので、2つの答えが出ることはないのは理解しています。
また、C=105°のときB=15とすると、三角形ABCを描いて見ると、 点Cから辺ABに垂線を引いて、辺ABとの交点をHとすると、 AH=√3、HB=1、HC=1だから、 △HBCで三平方の定理から a=BC=√(HB^2+HC^2)=√(1^2+1^2)=√2 となりa=√6にならないのでC=105°のときB=15は不適であるのもわかっています。
お尋ねしたいのは、
C=105°のときB=15°(A=60°)
「2<√6<1+√3、45°<60°<75だから条件を満たす。」を満たしている(b<a<cならばB<A<C)のに なぜ誤りになるのかを教えて下さい。
もちろん、1+√3と√6の大小は、 (1+√3)^2−(√6)^2=2(√6-1)>0より1+√3>√6 も理解しています。
よろしくお願いします。
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No.78606 - 2021/10/02(Sat) 12:35:03 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | すみません。わかっていないので教えてください。
sinC=sin(180°-C) ですから2つの角度Cが求まりますが、 問題のすべての条件を満たす角度Cは1つだけのはずです。
これも理解していますが、なぜ 2<√6<1+√3、45°<60°<75だから条件を満たしてのいるのに 「C=105°のときB=15」ではなくて、 「C=75°のときB=45°」なのかがわかりません。
辺と角の大小関係だけではB ←Cですか? が鈍角であることを 排除できないことを考えていないのが誤りです。
仮に∠B=90°a=√6,c=2の直角三角形を考えるとき、三平方の定理によりb=√10 よって件の問題の△ABCにおいて c=2<b=√6<a=1+√3<√10により、 ∠Aは鋭角です。← なぜ∠Aは鋭角ですか? ここからCが鋭角はどのように導くのですか?
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No.78608 - 2021/10/02(Sat) 12:51:23 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / X | | | ごめんなさい。No.78604を訂正しましたので再度ご覧下さい。
>>お尋ねしたいのは、〜 b<a<cならばB<A<C (A) というのは、
辺の長さの大小関係と、角の大小関係の対応関係 を表している「だけ」
であって、∠Cが鋭角か鈍角かは(A)では判定できない ということです。
例え(A)を満たしていても、別の条件で ∠Cが鋭角 であることが分かれば、 ∠C=105° は解答から除かれます。
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No.78611 - 2021/10/02(Sat) 13:03:30 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | 例え(A)を満たしていても、別の条件で∠Cが鋭角 であることが分かれば、∠C=105°は解答から除かれます。 ↑ 別の条件で、どのようにして∠Cが鋭角であることを判断しますか。 やはり、cosC=((√6)^2+2^2−(1+√3)^2)/(2・2・√6)=2(3-√3)/(2・2・√6)=(√6−√2)/4>0 よってcosC>0だからc=105°は不適でC=75°を使うのですか?
もしこれを使うならば、最初から 余弦定理よりa=√6を求めた後に、すぐ cosC=((√6)^2+2^2−(1+√3)^2)/(2・2・√6)=(√6−√2)/4 C=75°を使えばよいと思いました。
最初に書いた解答つまり 「余弦定理より a=√6のすぐ後に正弦定理√6/(√3/2)=(1+√3)/sinCだから sinC=(1+√3)/√6×(√3/2)=(√6+√2)/4 C=75°、C=105°」 が無駄になりますか?
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No.78612 - 2021/10/02(Sat) 14:12:37 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / X | | | 修正したNo.78604はご覧になりましたか? そこにcosCを計算しない方針で、∠Cが鋭角である証明を 書きましたが。
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No.78613 - 2021/10/02(Sat) 14:21:23 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / IT | | | 三角形の角Cの大きさを求めるには、cosCとsinC のどちらかといえば、cosC の方が有利ですね。
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No.78614 - 2021/10/02(Sat) 15:00:56 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | もちろん、78604と修正したのも見ています。 三平方の定理を使っている確認しているのはわかったのですが、 ITさんが言われた「三角形ABCを描いて見ると、誤りなのは一目瞭然だと思います。 (b=2,c=1+√3に反する)」がわかりませんでした。 「誤りなのは一目瞭然」を教えてください。
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No.78615 - 2021/10/02(Sat) 15:13:32 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / IT | | | 角が60°15°105°の三角形(の概形)を描いて見られましたか? A=60°B=30°C=90°の場合でさえ b=c/2 となりbが短か過ぎるので、まして B=15°ならダメだと私は思ったのですが、
あなたが「一目瞭然」と思われないのであれば、「一目瞭然」とは言えないので、撤回します。
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No.78616 - 2021/10/02(Sat) 15:26:51 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | Q1. 結局、sinCから角Cが2個ででてきたときは a<b<cならばA<B<Cだけ利用しても判断できないことがあり (問題によっては判断できることもある) その場合は、別の条件(三平方の定理などを利用して、不適を示す)も考えて 2個のCから正しい角を見つけるということでよね。
「一般にa<b<cならばA<B<Cだけでは、Cが鋭角か鈍角かはわらない。」ということですよね。
Q2. ITさんが言われた「三角形ABCを描いて見ると、b=2,c=1+√3に反する」 はどのような理由からですか? (私は78606のように点Cから辺ABに垂線を引いて、 「a=√6にならないのでC=105°のときB=15は不適である」と判断しています)
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No.78617 - 2021/10/02(Sat) 16:03:10 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | すみません。私のコメントの前にITさんがコメント届いていましたね。 Q2の質問はなしにしてください。
Q1だけの質問に答えて下さい。
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No.78618 - 2021/10/02(Sat) 17:39:12 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / X | | | No.78619 - 2021/10/02(Sat) 19:17:15 |
| ☆ Re: sin75°を利用して三角形の辺と角を求める / KEN | | | Xさん、ITさんの説明でよく理解できました。 たくさんのアドバイス本当にありがとうございました。
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No.78622 - 2021/10/02(Sat) 20:20:01 |
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