什么是余弦定理?
余弦定理把三角形三条边的长度与其中一个内角的余弦值联系起来。它是勾股定理在任意三角形(而不仅是直角三角形)上的推广,也是求解三角形的关键工具——无论你已知的是三条边(SSS),还是两边及其夹角(SAS)。设边 a、b、c 分别对应内角 A、B、C,定理可写作 $$a^2 = b^2 + c^2 - 2bc\cdot\cos A$$将其变形便可由三边求出任意一角。
如何使用本计算器
先在 Calculate(求解目标)中选择你想计算的内容。在求角模式(Angle A、B 或 C)下,只需输入三条边长 \(a\)、\(b\)、\(c\),求解器会先算出指定的角,再求出另外两个角,并给出完整的三角形信息。在求边模式(Side a、b 或 c)下,输入两条已知边和它们的 夹角,程序会用 SAS 公式算出缺失的那条边。你还可以选择角度单位(度或弧度)、可选的长度单位标签,以及结果四舍五入所保留的有效数字位数。
公式详解
由三边求角时,将余弦定理变形:$$A = \arccos\!\left(\frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}\right)$$由两边及其夹角求第三边时,使用 $$a = \sqrt{b^2 + c^2 - 2bc\cos A}$$一旦三边全部已知,计算器还会给出三角形的各项特征:周长 \(P = a + b + c\),半周长 \(s = P/2\),海伦公式求面积 \(K = \sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}\),内切圆半径 \(r = K/s\),外接圆半径 \(R = abc/(4K)\)。
实例演算
以 3-4-5 三角形为例:$$A = \arccos\!\left(\frac{16+25-9}{40}\right) = \arccos(0.8) = 36.8699^\circ$$$$B = \arccos\!\left(\frac{9+25-16}{30}\right) = \arccos(0.6) = 53.1301^\circ$$\(C = \arccos(0) = 90^\circ\)。三角之和为 \(180^\circ\),验证了这是一个直角三角形。其周长为 12,半周长为 6,面积为 6,内切圆半径为 1,外接圆半径为 2.5。
常见问题
如果我输入的三边构不成三角形怎么办?任意一条边都必须小于另外两条边之和(即三角不等式)。一旦不满足,就不存在真实的三角形,计算器会提示错误。
什么时候该用余弦定理,而不是正弦定理?SSS(已知三边)和 SAS(已知两边及夹角)的情形适合用余弦定理。如果已知的是两角加一边(AAS/ASA),或两边及其中一边的对角(非夹角),则更适合用正弦定理。
长度单位会影响角度吗?不会。角度只取决于三边之间的比值,因此几何形状具有尺度不变性。长度单位只是用于显示的标签。