Показаны сообщения с ярлыком треугольник. Показать все сообщения
Показаны сообщения с ярлыком треугольник. Показать все сообщения

понедельник, 14 августа 2023 г.

Синус и косинус таблица

Лига лени: Оно вам надо?

Это самая необычная таблица синусов и косинусов. Идея сделать такую таблицу пришла ко мне в процессе написания этих статей:

Я настоятельно рекомендую вам прочитать эти статьи. Тогда вы узнаете, как легко вычислить значения синуса и косинуса самостоятельно. Из этих трех статей я сделал одну таблицу синусов и косинусов.

Синус и косинус таблица. sin 0, cos 0, sin 30, cos 30, sin 60, cos 60, sin 90, cos 90. Таблица синус и косинус в градусах с корнями и дробями. Теорема Пифагора, треугольник. Математика для блондинок.
Синус и косинус таблица

Теперь разбор полетов моей фантазии. Есть много разных способов запомнить значения синуса и косинуса основных углов. Предлагаемый мною способ для тех, кто любит считать. Прежде всего, нужно хорошо запомнить, что косинус - это в сторону, по оси икс. Синус - это вверх, по оси игрек. Дальше изучаем таблицу.

В таблице показано, какие стороны треугольника нужно принять за единицу, чтобы было проще считать. Для 0 и 90 градусов треугольников не существует, это обычные отрезки. Значения синуса и косинуса для этих углов равны либо нулю, либо единице. Всё зависит от положения отрезка - либо вверх, либо в сторону.

Третий столбец таблицы показывает, как использовать теорему Пифагора для вычисления нужного значения синуса или косинуса. Для косинуса 30 градусов и синуса 60 градусов вычисления одинаковы. Для косинуса 45 градусов и синуса 45 градусов вычисление другое. Всё разнообразие таблицы сводится к наглядным картинкам и двум разным вычислениям, которые не трудно запомнить.

Внизу таблицы есть подсказки, как вычислить значения тангенса и котангенса, если вы знаете значения синуса и косинуса. Если вы забыли, как делить одну дробь на другую, воспользуйтесь еще одной подсказкой. Вам нужно умножить первую дробь на обратную вторую дробь.

среда, 26 июля 2023 г.

Синус и косинус 45 градусов

Лига лени: синус 45 градусов равен корень из двух, деленный на два. Картинки смотреть? А зачем?

Наша экспедиция в прошлое помогла нам узнать, почему синус 30 градусов равен одной второй и чему равен синус 60 градусов. Теперь пришло время разобраться с синусом и косинусом 45 градусов.

Если вы были внимательны во время путешествия в прошлое, вы не могли не заметить квадрат, разделенный на две части диагональю. Одна половинка такого квадрата даст нам прямоугольный равнобедренный треугольник. Это очень редкий зверь в стаде треугольников. Математикам он известен уже много тысяч лет и математикам просто скучно возиться с ним.

Прямоугольный равнобедренный треугольник


Да, это уставший треугольник. Он лег на бочок отдыхать. Ну не вечно же равнобедренный треугольник должен стоять на основании, как пирамида Хеопса.

Прямоугольный равнобедренный треугольник. Прямой угол и два угла по 45 градусов. Математика для блондинок.
Прямоугольный равнобедренный треугольник

Катеты этого треугольника равны единице (я так хочу). Еще раз повторяю, что оба катета имеют одинаковую длину. Нам неизвестна длина гипотенузы этого треугольника, но мы можем легко вычислить ее по теореме дедушки Пифагора, с которым мы мило беседовали во время нашей экспедиции в прошлое.

Синус и косинус 45 градусов


Как сказал какой-то знахарь математики, синус и косинус угла равны отношению катета к гипотенузе. Поскольку катеты прямоугольного треугольника с углом 45 градусов равны, то значение синуса 45 градусов равно значению косинуса 45 градусов. Берем математику в руки и вычисляем это значение.

Синус и косинус 45 градусов. Математика для блондинок.
Синус и косинус 45 градусов

Почему я умножил числитель и знаменатель дроби на квадратный корень из двух? Маленькие дети не любят комочков в каше. Математики не любят квадратные корни в знаменателях. Очень капризные дяди и тёти.

воскресенье, 30 апреля 2023 г.

Чему равен синус 60 градусов?

Лига лени: синус 60 градусов равен корень из трех, деленный на два. Картинки можете не смотреть.

В поисках ответа на вопрос "Почему синус 30 градусов равен одной второй?" мы использовали машину времени. Если кто-то ещё не вылез из этой машины - просьба покинуть аппарат. Больше он нам не понадобится. Теперь мы будем разбирать те материалы, которы были собраны во время экспедиции в прошлое. Сегодня рассмотрим вопрос "Чему равен синус 60 градусов?".

Высота равностороннего треугольника


Берем равносторонний треугольник со стороной, равной единице, и с проведенной через вершину треугольника высотой. Этот рисунок мы рассматривали прошлый раз.

Высота равностороннего треугольника. Два прямоугольных треугольника. Математика для блондинок.
Высота равностороннего треугольника

В этот раз мы не будем поворачивать рисунок, а просто уберем его половину - один из двух прямоугольных треугольников.

Косинус 60 градусов.


Где-то там, в глубине веков, какой-то знахарь математики нам громко кричал про синус и нашептал о косинусе. Шепот гласил, что косинус угла - это отношение прилежащего катета к гипотенузе прямоугольного треугольника. Нас интересует угол в 60 градусов.

Косинус 60 градусов. Прямоугольный треугольник и cos 60. Математика для блондинок.
Косинус 60 градусов

Прилежащий к углу в 60 градусов катет расположен горизонтально внизу прямоугольного треугольника. Длина этого катета равна одной второй. Гипотенуза этого треугольника равна единице. При делении на единицу число не меняется. Вот и получается, что в этом треугольнике длина прилежащего катета равна косинусу 60 градусов, а значит косинус 60 градусов равен 1/2.

Синус 60 градусов.


Высота этого прямоугольного треугольника будет равна синусу 60 градусов. Как найти высоту прямоугольного треугольника? У нас есть старая добрая теорема Пифагора. Вот её и используем.

Синус 60 градусов. Теорема Пифагора. sin 60. Математика для блондинок.
Синус 60 градусов

После не сложных вычислений у нас получилось, что синус 60 градусов равен корню квадратному из трех, деленному на два. Прошу заметить, что вычисления для синуса 60 градусов точно такие, как для косинуса 30 градусов. Такова наша математика.

четверг, 20 апреля 2023 г.

Почему синус 30 градусов равен одной второй?

Лига лени: просто смотрим картинки.

Самый простой ответ на вопрос "Почему синус 30 градусов равен одной второй?" будет звучать следующим образом: так исторически сложилось. Ничего не понятно? Согласен. Нужно глубоко вникать в кучу других интересных вопросов, типа: "Почему прямой угол равен 90 градусов?", "Почему синус мы считаем так, а не иначе?"и так далее. Но есть и другой, более наглядный ответ, если не вникать во всякие "Почему?".

Для этого выбрасываем всякую математическую дрянь из головы, садимся в машину времени и отправляемся на несколько тысяч лет назад, в прошлое. Древний Вавилон. Оказывается, местные аборигены о математике знают гораздо больше, чем о ней помнит среднестатистический наш современник. Корень из двух они легко подглядывают в своей глиняной математической шпаргалке. Какие счастливые люди здесь живут - о тригонометрии ничего не слышали! А это что такое? Так, так, так, учили в школе, знаем.

Равносторонний треугольник

Равносторонний треугольник со стороной, равной единице. Математика для блондинок.
Равносторонний треугольник


Перед нами равносторонний треугольник со стороной, равной единице. Все углы этого треугольника равны 60 градусов. Напомню, что в Древней Месопотамии (а Вавилон располагался именно там) была принята шестидесятеричная система счисления, которую мы с успехом используем сегодня для измерения углов и времени - 60 минут, 60 секунд. Так что для Древней Месопотамии равносторонний треугольник, с его углами в 60 градусов, был очень даже патриотичным.

Мы не станем отправляться в экспедицию по Древней Месопотамии в поисках других местных знаний о треугольниках. Сомневаюсь, что в те древние времена к любопытным чужеземцам относились иначе, чем сейчас. Лучше отправимся в Древнюю Грецию. Уж там точно знали толк в треугольниках.

Высота равностороннего треугольника

Высота равностороннего треугольника. деление угла и основания пополам. Математика для блондинок.
Высота равностороннего треугольника


Думаю, что древнегреческие математики уже хорошо знали, что высота равнобедренного треугольника делит его на два одинаковых прямоугольных треугольника. Что высота треугольника всегда перпендикулярна его основанию. Высота разделила угол в 60 градусов в вершине треугольника на два угла по 30 градусов. Основание, равное единице, эта высота так же разделила поровну - 1/2 и 1/2. Очень демократичная дележка треугольника у основателей демократии получилась. И хотя о самих тригонометрических функциях древнегреческие математики ничего не знали, геометрические и вычислительные основы в фундамент тригонометрии они заложили.

Синус 30 градусов

Проходят тысячелетия и тут появляется какой-то знахарь математики и сообщает нам радостную ну такую себе весть: "Я придумал тригонометрические функции!!! Синус угла в прямоугольном треугольнике равен отношению противолежащего катета к гипотенузе! (Дальше шёпотом) А вот косинус угла равен отношению прилежащего угла к гипотенузе." Упс... И что нам теперь с этим делать? Остается только терпеть и попытаться разобраться во всей этой математической ерунде. Начинаем соображать. Прямоугольный треугольник мы знаем... В углах треугольника мы тоже кое-что понимаем... Вау! Да это же элементарно! Как найти значение синуса для угла 30 градусов? Я просто переворачиваю картинку на 90 градусов и удаляю всё лишнее.

Синус 30 градусов. Математика для блондинок.
Синус 30 градусов

И так, ещё раз: синус угла - это отношение длины противолежащего катета к длине гипотенузы. В нашем прямоугольном треугольнике длина гипотенузы равна единице. При делении любого числа на единицу, это число не меняется. Следовательно, длина противолежащего катета, равная 1/2, является значением синуса угла в 30 градусов. Как любят говорить математики: "Что и требовалось доказать".

Косинус 30 градусов

Косинус 30 градусов можно легко найти по теореме дедушки Пифагора, ведь треугольник у нас прямоугольный и применять этот математический шедевр мы имеем полное право. Берем в руки математику и считаем.

Косинус 30 градусов. Вычисление косинуса 30 градусов по теореме Пифагора. Математика для блондинок.
Косинус 30 градусов

После вычислений у нас получилось, что косинус 30 градусов равен корню квадратному из трех, деленному на два.

Вот как легко всё вычисляется, даже таблицы не нужны.

понедельник, 18 июля 2016 г.

Правильные многоугольники

Восьмиугольник и десятиугольник. Правильные многоугольники. Формулы восьмиугольника и десчтиугольника. Математика для блондинок.
Восьмиугольник и десятиугольник

По просьбе милой посетительницы публикую формулы правильных многоугольников. От себя я ничего не выдумываю, тупо передираю математический справочник и немного моих комментариев.

Многоугольник


Для начала посмотрим, что же вообще математики называют многоугольником.

Многоугольник. Правильные многоугольники. Определение и диагональ многоугольника. Площидь многоугольника. Математика для блондинок.
Многоугольник

Важным элементом любого многоугольника я считаю диагональ. На верхнем рисунке именно диагонали разбивают один многоугольник на несколько треугольников. Площадь любого многоугольника можно определить как сумму площадей треугольников или трапеций. На практике я всегда считал площади многоугольников, разбивая их на треугольники. Потом я замерял размеры сторон и длины диагоналей. После этого с помощью формулы Герона можно легко вычислить площади треугольников и всего многоугольника.

Правильные многоугольники


Определение правильного многоугольника довольно простое - все стороны и все углы у правильного многоугольника равны.

Правильные многоугольники. Формулы правильных многоугольников. Математика для блондинок.
Правильные многоугольники

Если для определения углов правильного многоугольника достаточно знать количество сторон этого многоугольника, то с другими параметрами сложнее. Для их вычисления нужно знать радиус окружности - либо описанной, либо вписанной.

Соотношения в правильных многоугольниках


Самые популярные правильные многоугольники, известные математика с древних времен, это равносторонний треугольник и квадрат.

Треугольник и квадрат. Правильные многоугольники.  Математика для блондинок.
Треугольник и квадрат

В таблице приведены формулы для определения длины стороны правильного многоугольника, радиусов вписанной и описанной окружностей, площади правильного многоугольника.

Менее популярны у математиков пятиугольник и шестиугольник.

Пятиугольник и шестиугольник. Правильные многоугольники. Формулы пятиугольника и шестиугольника. Математика для блондинок.
Пятиугольник и шестиугольник

И совсем уж математическая экзотика - восьмиугольник и десятиугольник.

Восьмиугольник и десятиугольник. Правильные многоугольники. Формулы восьмиугольника и десчтиугольника. Математика для блондинок.
Восьмиугольник и десятиугольник

Вот вкратце и всё, что касается правильных многоугольников.

пятница, 15 июля 2016 г.

Треугольник и прямоугольник

Тема занятий:
ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ В ПРЯМОУГОЛЬНИКЕ
На первом уроке мы проводили
Краткий анализ тригонометрических функций

Урок 2

Преобразования треугольника в прямоугольник

Если совместить два прямоугольных треугольника по диагонали так, чтобы получился прямоугольник, тогда гипотенуза треугольника превратится в диагональ прямоугольника, а стороны треугольника превратятся в стороны прямоугольника. Тригонометрические отношения треугольника превращаются в тригонометрические отношения прямоугольника.

Преобразование треугольника в прямоугольник. Гипотенуза и диагональ. Синус и косинус. Математика для блондинок.
Преобразование треугольника в прямоугольник

Угловая симметрия в прямоугольнике

Диагональ прямоугольника делит прямой угол на два тригонометрических угла. Название тригонометрической функции зависит от того, какой угол мы возьмем для определения её численного значения. При этом численный результат не зависит от нашего выбора.

Угловая симметрия в прямоугольнике. Симметрия тригонометрических функций. Математика для блондинок.
Угловая симметрия в прямоугольнике

Названия тригонометрических функций и названия углов обладают свойствами угловой симметрии. При этом симметрия функций и углов неразрывно связаны между собой. Если мы возьмем симметричную функцию и симметричный угол, то результат останется неизменным. Мы дважды применяем угловую симметрию. Аналогичная ситуация получается в планиметрии. Если дважды применить зеркальную симметрию, то ничего не изменится. В алгебре аналогом угловой и зеркальной симметрии является умножение на минус единицу. Если алгебраическое выражение дважды умножить на минус единицу, алгебраическое выражение останется прежним.

Зеркальная симметрия, обратная симметрия, угловая симметрия, умножение на минус единицу – это проявления одного и того же закона симметрии при разных условиях.

Учитывая симметрию тригонометрических функций, их можно попарно объединить в отдельные группы, каждая из которых выражает определенный тип зависимости между углами и числами.

На следующем уроке мы рассмотрим
Три основных типа тригонометрических функций

четверг, 7 июля 2016 г.

Теорема косинусов в общем виде

Для представления теоремы косинусов в общем виде нужно вернуться к началу. Если выражение для одной стороны треугольника умножать на длину этой же стороны много раз, то равенство не изменится. Преобразование одной формулы выглядит так.

Преобразование формулы. Теорема косинусов в общем виде. Математика для блондинок.
Преобразование формулы

Подобные преобразования выполняем для двух других сторон и складываем всё в кучку. Когда мы проделаем этот математический фокус, мы получим теорему косинусов в общем виде.

Теорема косинусов в общем виде. Теорема косинусов для треугольника в многомерном пространстве. Математика для блондинок.
Теорема косинусов в общем виде

Теорема косинусов в общем виде описывает зависимость между сторонами и углами треугольника в многомерном пространстве. Если приведенное равенство выполняется, значит, треугольник находится в евклидовом пространстве. Варианты описания треугольника в криволинейных пространствах требуют дальнейшего изучения. Для корректного применения теоремы косинусов в стереометрии, длина сторон сферических треугольников должна измеряться в тех же единицах измерения, в которых она измеряется в планиметрии.

Больше о новых взглядах на математику и её проблемах смотрите на странице "Новая математика"

понедельник, 18 апреля 2016 г.

Вырожденный треугольник

В заключение мы проверим теорему косинусов для периметра на вырожденном треугольнике. Есть у математиков такая штучка. Чтобы получше в этой штучке разобраться, нам придется немного позаниматься фитнесом. Здесь может быть два случая. Становимся ровно, ноги на ширине плеч. Наши ноги образовали обычный треугольник, в котором сами ноги - это бедра равнобедренного треугольника, расстояние между пятками - основание треугольника. Теперь становимся в позу "пятки вместе, носки врозь" - у нас получился вырожденный треугольник. Вырожденным такой треугольник называется потому, что до полноценного треугольника ему чего-то не хватает. В данном случае - одной стороны. Нет, вырожденность - это не генетический сбой в наследственности треугольника. Это, скорее, увечье, полученное в результате милого общения с математиками. Хотя, гораздо уместнее здесь будет сравнение с религиозной практикой. У французских монахов кролик - это рыба (вера - верой, а жрать-то хочется, даже в Великий пост), у математиков отрезок - это вырожденный треугольник.

Теперь упражнение по сдвиганию бедер проделаем с нормальным треугольником. Если мы уменьшим основание равнобедренного треугольника до нуля, мы получим два совпадающих отрезка. Сумма углов этого вырожденного треугольника равна 180 градусов. А как иначе? Он же треугольник! Угол при вершине становится равным нулю, значит углы при основании принимают значение 90 градусов. Два угла по 90 градусов дают в сумме 180 градусов - всё сходится.

Вырожденный треугольник. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Вырожденный треугольник

Как и следовало ожидать, периметр вырожденного треугольника (он же "два совпадающих отрезка", он же "один отрезок") оказался равен двум длинам его стороны. Напомню, мы считаем, что обе стороны такого вырожденного треугольника равны.

Рассматриваем второй случай. Вернемся к фитнесу. Ставим ноги в исходное положение - на ширину плеч. Раздвигаем ноги в стороны до тех пор, пока мы не сядем на поперечный шпагат. Свой подвиг я на ютуб не выкладываю - хвастаться нечем, признаюсь честно. Не многие читательницы могут это продемонстрировать. Про читателей я вообще молчу. Но в математике такой трюк выполняется элементарно просто - самим математикам на шпагат садиться не нужно.

Если мы совместим верхнюю вершину треугольника с основанием, мы получим второй вид вырожденного треугольника. Это отрезок, равный сумме двух других отрезков. Сумма углов здесь тоже равна 180 градусов, только теперь это величина всего одного угла.

Вырожденный треугольник. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Вырожденный треугольник

Как видите, в вырожденном треугольнике (он же "сумма отрезков") второго типа теорема косинусов для периметра работает безотказно. Почему после шпагата ноги разные? Так треугольники бывают не только равнобедренные, но и разносторонние.

Будем считать, что терему косинусов для периметра мы проверили на работоспособность и работает она безотказно. Одномерный отрезок (напомню, треугольник - это двухмерная геометрическая фигура) можно считать нижней границей применения теоремы косинусов. Где у теоремы косинусов верхняя граница? Для ответа на этот вопрос, мы перейдем к рассмотрению теоремы косинусов в общем виде.

понедельник, 11 апреля 2016 г.

Равнобедренный тупоугольный треугольник

Сейчас мы проверим, как выполняется теорема косинусов в тупоугольном треугольнике. Для примера (и для простоты) рассмотрим равнобедренный тупоугольный треугольник.

Равнобедренный тупоугольный треугольник. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Равнобедренный тупоугольный треугольник

Упс! В периметре треугольника не может быть квадратных корней. Периметр этого треугольника равен сумме двух боковых сторон и основания. Что произошло? Закон косинусов не работает? Но такого быть не может - я верю в несокрушимую силу математики. Что-то здесь явно не так. Когда мы рассматривали треугольники с углами меньше или равными 90 градусов, никаких проблем не возникало. Когда мы взяли треугольник с углом больше 90 градусов - появились проблемы. Почему? Я всегда с большим подозрением отношусь к тригонометрическим функциям углов больших, чем 90 градусов. Здесь нужно подумать.

На решение этой задачи у меня ушло около получаса. Оказывается, секрет раскрывается очень просто. Давайте выразим основание треугольника через боковые стороны и посмотрим, что получится. Дважды вставим полученное равенство в наш результат. Первый раз вставляем сикось-накось, второй раз - накось-сикось. Вот что получилось.

Периметр треугольника. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Периметр треугольника

Как видите, всё чудесно сходится. Периметр получается таким, каким должен быть. У меня складывается такое впечатление, что тупой угол треугольника выворачивает на изнанку теорему косинусов. Заметьте, именно две одновременные подстановки приводят результат в божеский вид - минус на минус дает плюс :))) Оказывается, вот такое вот противоядие есть в математике против тупого угла.

Чтобы завершить проверку теоремы косинусов для периметра, рассмотрим вырожденный треугольник.

воскресенье, 10 апреля 2016 г.

Равносторонний треугольник

Продолжаем проверку теоремы косинусов для периметра. Сейчас мы рассмотрим равносторонний треугольник. Все стороны равны, все углы равны. Прям, заповедник всеобщего равенства.

Равносторонний треугольник. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Равносторонний треугольник

Периметр равностороннего треугольника равен сумме трех сторон, всё чудненько сходится. Дальше мы проверим тупоугольный треугольник.

пятница, 8 апреля 2016 г.

Прямоугольный треугольник

Сейчас мы проверим теорему косинусов для периметра на примере прямоугольного треугольника. У прямоугольного треугольника один угол равен 90 градусов, косинус этого угла равен нулю. Косинусы остальных углов получаются делением длины гипотенузы на длину прилежащего катета. В общем виде проверка теоремы косинусов выглядит так.

Прямоугольный треугольник формула. Периметр треугольника формула. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Прямоугольный треугольник формула

Смотрите, как всё чудненько получается - периметр треугольника действительно равен сумме трех его сторон. Но это буковки, а как с числами? Давайте подставим в формулу длины сторон прямоугольного треугольника и значения косинусов углов. Для примера возьмем пифагорову тройку чисел для значения длин сторон. Косинус угла определяем как отношение прилежащего катета к гипотенузе.

Прямоугольный треугольник пример. Теорема косинусов для периметра. Пифагорова тройка. Математика для блондинок.
Прямоугольный треугольник пример

Полученные значения равны периметру треугольника. Теорема косинусов позволяет проверить треугольник на разрыв. Вот что получится, если одна из сторон не доходит до вершины треугольника.

Разорванный треугольник. Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Разорванный треугольник

Равенство выполняется, но результат не равен сумме длин отрезков ломаной линии или периметру воображаемого треугольника. А что будет, если мы неправильно запишем данные? Ну перепутали чуть-чуть, с кем не бывает. Поменяем местами значения косинусов углов, а длины катетов прямоугольного треугольника запишем правильно. Любуемся результатом.

Неверные измерения. Прямоугольный треугольник и теорема косинусов. Математика для блондинок.
Неверные измерения

А полученный результат не совпадает со значением периметра. Где это можно использовать? В геодезии, например. Если измерить три расстояния между точками на местности и три угла, то по теореме косинусов для периметра можно проверить правильность этих измерений. Но мы со своей математикой немного опоздали. Сделаем маленькое лирическое отступление и вспомним историю.

Лет сто назад война обычно начиналась из геодезических измерений будущего театра военных действий. Математика позволяла определить траекторию полета снаряда, но, без знания точного рельефа местности, трудно определить, куда именно снаряд попадет. Вот рельефом местности геодезисты и занимались. С математикой они особо не заморачивались. Если в измерениях появлялась незначительная ошибка, то ошибку делили на три части и равномерно распределяли по трем измеренным углам или по трем сторонам. Таким образом фактические измерения подгонялись под математику. Для эффективного убийства себе подобных этого вполне хватало. Сегодня геодезисты уже не бегают с инструментами перед началом войны. Достаточно достать из архива старые карты прошлых войн и раздать их своим солдатам-отпускникам, чтоб они хорошо знали, где именно им нужно заблудиться.

На этом покончим с прямоугольным треугольником и перейдем к его равностороннему собрату.

среда, 6 апреля 2016 г.

Теорема косинусов для периметра

Внимательно посмотрим на доказательство теоремы косинусов и сделаем некоторые поправки.

Анализ доказательства теоремы косинусов. Математика для блондинок.
Анализ доказательства

Добавим в треугольник ещё две высоты, что бы можно было каждую из сторон выразить через две другие. Избавимся от ненужного возведения во вторую степень и, самое главное, в предпоследней строке поменяем знак "минус" на знак "плюс". Теперь мы можем записать теорему косинусов для периметра треугольника.

Теорема косинусов для периметра. Математика для блондинок.
Теорема косинусов для периметра

Получилась очень простая и красивая формула, которая описывает сразу весь треугольник. Теперь не нужно делать циклические перестановки или менять обозначения на картинке треугольника. Сама формула содержит цикличность. Лично я считаю эту формулу одним из математических шедевров - простая, легкая для запоминания. Очень жаль, что до сего времени эта жемчужина математики оказалась не востребованной, иначе она уже давно была бы в учебниках. И садисты-учителя применяли бы эту врожденную красоту для пыток и издевательства над учениками.

Теорема косинусов для периметра выражает зависимость между углами и длинами сторон в треугольнике.

Геометрия теоремы косинусов. Математика для блондинок.
Геометрия теоремы косинусов

Если в доказательстве теоремы косинусов язык, на котором доказательство написано, был для нас не особо важен, то приведенная выше картинка лишена даже языковых признаков (если не обращать внимания на буквы формул). Такую картинку можно смело инопланетянам показывать и они её, скорее всего, поймут. Сомневаюсь я, что инопланетяне, которые смогут прилететь к нам, будут плохо знают математику. О наших собственных полетах к инопланетянам я даже заикаться не буду - нам до этого ещё расти и расти. На теории множеств и математических определениях далеко не улетишь.

Закон косинусов для периметра описывает периметр треугольника, составленного из одномерных евклидовых пространств (отрезков). Для многомерных пространств закон косинусов имеет другой вид. Но прежде, чем переходить к многомерности, проверим теорему косинусов для периметра на прочность. А начнем мы проверку с прямоугольного треугольника.

Больше о новых взглядах на математику и её проблемах смотрите на странице "Новая математика"

суббота, 2 апреля 2016 г.

Теорема косинусов

То, что я собираюсь вам рассказать, вы не найдете в учебниках. Вас никто не будет спрашивать об этом на уроках и на экзаменах. Возникает естественный вопрос - зачем вам это нужно? Разумные существа должны знать больше того, чему их учат. На примере теоремы косинусов, о которой я уже писал здесь, вы увидите, как можно пользоваться математикой.

Треугольник имеет три стороны и три угла. Внешний вид теоремы косинусов зависит от принятых обозначений углов и сторон треугольника. Для описания одного треугольника нам нужно три раза записать теорему косинусов, для каждой стороны отдельно.
Теорема косинусов. Три варианта теоремы косинусов для разных сторон и углов треугольника. Математика для блондинок.
Теорема косинусов

Три стороны (и три угла) треугольника дают три варианта формулы для одного треугольника. В теореме косинусов можно использовать одну формулу и три варианта обозначений.

Варианты обозначения треугольника. Теорема косинусов. Математика для блондинок.
Варианты обозначения треугольника

Оба подхода позволяют описать все стороны и углы треугольника. Но для этого требуется либо три формулы, либо три картинки. В традиционных задачах по математике нас учат находить один из элементов треугольника.

Вопрос: Можно ли одной формулой с одним вариантом обозначений описать все элементы треугольника?

Ответ: Да, можно.


Рассмотрим, как это сделать при помощи теоремы косинусов. Доказательство теоремы косинусов в тригонометрической форме выглядит так.

Доказательство теоремы косинусов. Тригонометрическое доказательство теоремы косинусов. Математика для блондинок.
Доказательство теоремы косинусов

Не смотря на то, что доказательство на английском языке, вы без труда в нем разберетесь, поскольку язык математики универсальный для всей нашей планеты. Так вот, если в этом доказательстве изменить знак «минус» на знак «плюс», мы получим теорему косинусов для периметра треугольника.

пятница, 11 сентября 2015 г.

Стороны параллелограмма и диагональ

Решаем задачу: Стороны параллелограмма равны 3 см и 5 см. Может ли его большая диагональ ровняться 10 см?

Как решить такую задачу? Элементарно! Любая блондинка знает. Берем деньги и идем в магазин покупать новое платье. Купили. Но это еще не всё. Теперь главное - влезть в это платье. Если получилось - великое счастье. Если не получилось - печаль-беда. Нужно садиться на диету и худеть. А это задача гораздо сложнее любой высшей математики. Либо мы издеваемся над собою и худеем, либо как обычно - идем в магазин за другим новым платьем.

При чем здесь задача про стороны параллелограмма и диагональ? А ведь она звучит точно так же: влезет ли диагональ длиной 10 сантиметров в две стороны длиной 3 и 5 сантиметров? Сразу разочарую - нет, не влезет. Два сантиметра на пузике не сходятся. Чтобы получить параллелограмм в модном прикиде, нужно либо уменьшать диагональ, либо брать стороны по длиннее. Арифметика здесь совсем простая: сумма двух сторон равна 3+5=8 сантиметров, а диагональ равна 10 сантиметров. Попробуйте надеть на такую корову изящное седло.

Обе задачи, и задача про платье, и задача про параллелограмм, сводятся к неравенствам треугольника. Да, у любого треугольника сумма двух сторон всегда больше третьей стороны. При чем здесь параллелограмм? Так диагональ параллелограмма и две стороны - это и есть треугольник. То, что математики в разных случаях по разному называют одни и те же вещи - это уже их заморочки. Лично мне треугольник нравится рассматривать, как беременный отрезок. Когда сумма двух отрезков равна третьему, то мы, по сути, имеем дело с одним отрезком, состоящим из двух кусочков. А когда сумма больше - это уже треугольник. А параллелограмм - это два одинаковых треугольника вместе.

Стороны параллелограмма и диагональ. Отрезок, треугольник, параллелограмм. Математика для блондинок.
Стороны параллелограмма и диагональ

Когда мы пытаемся впихнуть свою попу в узкие джинсы, мы, по сути, проводим физический опыт по проверке математических бла-бла-бла о равенстве фигур. Но что-то я тоже заболтался. И так, решение задачи про стороны параллелограмма и диагональ.

Две стороны параллелограмма и большая диагональ образуют треугольник. Неравенство треугольника гласит, что сумма двух сторон треугольника всегда больше третьей стороны.

a + b больше c

По условию задачи, сумма сторон равна 5+3=8 сантиметров, что меньше 10 сантиметров.

5 + 3 меньше 10

Ответ: в параллелограмме со сторонами 3 см и 5 см большая диагональ не может равняться 10 см.

понедельник, 20 апреля 2015 г.

Тупой треугольник вид сверху

Может это кому-то и не очень понравится, но тупых треугольников не бывает, тупыми бывают только люди. А вот остряки в интернете часто ищут тупой треугольник, вид сверху которого они очень хотели бы увидеть. Показываю.

Тупой треугольник вид сверху. Тупоугольный треугольник. Математика для блондинок.
Тупой треугольник вид сверху

Сперва поговорим о названии данного вида треугольников. Обзывать подобные треугольники тупыми - это признак малограмотности. Как сейчас модно говорить, "политкорректно" будет называть такие треугольники "тупоугольные". Все треугольники, у которых есть один угол больше 90 градусов, относятся к тупоугольным треугольникам. Это не позор, не дефект, просто у тупоугольных треугольников телосложение такое. Впрочем, у каждого тупоугольного треугольника всегда с собой имеется парочка острых углов. Так, на всякий случай.

Теперь поговорим о видах. Не о видах треугольников, а видах сверху, сбоку, из окна. Тупоугольный треугольник сверху выглядит точно так же, как и снизу. А вот вид сбоку совсем не радует глаз - будет просто обычный отрезок. Из окна вы вряд ли что-нибудь рассмотрите, а вот в тетрадке у соседей по парте этот треугольник вы можете наблюдать под самыми разными углами. В этом случае тупоугольный треугольник будет выглядеть совсем не так, как он выглядит сверху. Описать подобные чудесные превращения можно при помощи проективной геометрии, начертательной геометрии, тригонометрии или стихами. Кому что больше нравится.

четверг, 29 января 2015 г.

Два угла треугольника

Рассмотрим очень простенькую задачу про два угла треугольника, которые известны. Звучит эта задача так:

Два угла треугольника равны 53 градуса и 57 градусов. Найдите его третий угол треугольника.

У любого треугольника всего три угла. Именно поэтому треугольник так и называется. Величина двух углов из трех нам известна. Теперь я задам вам всего пару вопросов, которые помогут решить эту задачу.

Вопрос первый. Чему равна сумма углов треугольника? Это сакральное знание математики дразнят "Теорема о сумме углов треугольника". Как бы они не называли этот закон природы, суть его не изменится. Кстати, сумма углов треугольника относится к разряду тех математических знаний, которые запоминаются легко и надолго, но которыми вы никогда больше пользоваться не будите в своей повседневной жизни. Бесполезное знание? Нет, но пользуются им люди весьма ограниченного круга профессий, например, геодезисты.

Сумма углов треугольника. Сумма трех углов треугольника равна 180 градусов. Математика для блондинок.
Сумма углов треугольника

Вопрос второй. Если вы знаете, что сумма всех углов треугольника равна 180 градусов, с арифметикой сами справитесь? Здесь всё просто. От суммы углов треугольника в 180 градусов отнимаем два известных угла и получаем значение третьего угла треугольника.

180 - 53 - 57 = 70 градусов

Не хотел приводить здесь готовое решение, но... Во-первых, у калькулятора много разных кнопочек и их случайно можно перепутать. В подобных случаях у ученых исчезают спутники на Марсе, а великая космическая держава рассея свои космические аппараты тупо разбивает об Луну. Так что готовое решение, для контроля, не помешает. Просто проверите себя.

Во-вторых, это очень удобный случай проделать то, что математики настоятельно нам делать не рекомендуют. Нас учат выполнять задания с минимальными затратами времени, и по возможности без записи промежуточных результатов. Собственно, я так и сделал. С одной стороны, это правильно. С другой стороны, это не дает нам возможности понять, а что же мы, собственно, делаем?

Лично мне очень нравится рассматривать решения математических задач под микроскопом в замедленной съемке. Иногда впечатление такое, что наблюдаешь за фокусом в исполнении иллюзиониста и все секреты фокуса тут же вылезают наружу. Давайте рассмотрим подробное решение этой задачи о двух известных углах треугольника и одном неизвестном. Вот как это выглядит.

Задача про два угла треугольника. Решение задачи. Математика для блондинок.
Задача про два угла треугольника

И так. Кто-то измерял углы в каком-то реальном треугольнике. Измерения выполнили только для двух углов. Человек учился в школе и знает, что третий угол можно просто вычислить. Это и есть условие задачи. Теперь подробное решение и описание смысла выполняемых нами действий.

1. Записываем закон, который устанавливает связь между углами треугольника, в алгебраической форме. Я уже говорил, что в математике он называется "Теорема о сумме углов треугольника". Геометрическая форма этого закона представлена на первой картинке.

2. Преобразуем алгебраическую форму закона об углах треугольника под решение нашей конкретной задачи.

3. Вводим в полученную формулу данные из поставленной перед нами задачи. Переходим от алгебраической формы к физической.

4.Анализируем физическую модель решения задачи. Математический аппарат представлен десятичной системой счисления чисел, другие системы счисления отсутствуют. Физический аппарат представлен градусной мерой углов, другие единицы измерения углов отсутствуют. Только при этих условиях мы можем выполнять сложение и вычитание.

5. Переходим к математической модели физической задачи и выполняем математические действия с числами при помощи калькулятора, листа бумаги или в уме.

6. Получаем готовое решение задачи в физической форме.

Вот такой роман почти в стихах у меня получился для одной очень простой задачи. На точность описания сей литературный опус не претендует, поскольку в школе меня такому не учили, выдумывать пришлось на ходу. Все описанные действия мы выполняем автоматически, не вдаваясь в подробные объяснения. Я согласен с математиками в том, что глупо каждое решение задачи расписывать так подробно. Но ещё глупее тупо выполнять те действия, которым тебя учат. В этом случае образование превращается в обычную дрессировку животных.

суббота, 17 января 2015 г.

Тригонометрия прямоугольного треугольника

Я не буду вам вдалбливать в голову правила и определения тригонометрических функций на прямоугольном треугольнике. Математики это с удовольствием сделают без меня. Вам я просто покажу картинку, на которой изображена тригонометрия прямоугольного треугольника.

Тригонометрия прямоугольного треугольника. Решение задач про треугольник. Синус, косинус, тангенс, котангенс. Катеты и гипотенуза прямоугольного треугольника. Математика для блондинок.
Тригонометрия прямоугольного треугольника

В верхнем ряду показано, кто есть кто в тригонометрическом зоопарке. Синус и косинус угла альфа - это отношения катетов к гипотенузе. Тангенс и котангенс - это отношения катетов. С гипотенузой обычно проблем не возникает, она одна и расположена напротив прямого угла. А вот катетов аж два и они разные. Один расположен напротив угла альфа и называется противолежащим (на картинке сторона а). Другой нежно прижимается к углу альфа и называется прилежащим (на картинке сторона b). Теперь, глядя на картинку, вы без труда сформулируете определения тригонометрических функций на прямоугольном треугольнике.

Нижний ряд картинок показывает, как найти стороны прямоугольного треугольника, если нам известна одна сторона и угол альфа. Известная сторона выделена зеленым цветом. Используя эту сторону и тригонометрические функции, без труда можно найти две другие стороны прямоугольного треугольника.

Крутить картинку можно как угодно, переворачивать лицом вниз и смотреть на просвет - тригонометрические зависимости в прямоугольном треугольнике от этого не изменяются.

Тригонометрия прямоугольного треугольника. Вращение картинки. Математика для блондинок.
Тригонометрия прямоугольного треугольника. Вращение картинки.

Данная картинка вам может пригодиться в будущем, при изучении физики, теоретической механики, при выполнении инженерных расчетов. К тому времени вы уже прочно забудете, как определять и использовать тригонометрические функции в прямоугольном треугольнике.

И самое печальное в конце. Если бы математики учили вас пользоваться математикой, то такие картинки вы рисовали бы сами в течении нескольких минут, без всяких учебников. Ведь делается это элементарно просто.

четверг, 15 мая 2014 г.

Задача про вписанную и описанную окружности

Если бы у вас было столько денег, сколько математики всяких окружностей придумали, то арабские эмиры у вас бы по выходным подрабатывали, а на весь их знаменитый Дубай вы бы смотрели, как на соседский курятник. К счастью, у вас есть правительство, которое не допустит, чтобы подобная участь вам угрожала. Но сейчас мы поговорим всего о двух окружностях. Перед нами самая страшная задача про вписанную и описанную окружности в прямоугольном треугольнике:

Радиус вписанной и описанной окружностей прямоугольного треугольника равны соответственно 2 и 5. Найти больший катет треугольника.

Что значит решить подобную задачу? По сути, из всего множества формул, описывающих все мыслимые и немыслимые зависимости в прямоугольном треугольнике, нужно подобрать одну-две формулы, помогающие решить эту задачу. Отправляемся в Википедию, этот современный склад нашей мудрости. О прямоугольном треугольнике склад мудрости (иногда глупости) гласит:

Формулы с радиусами окружности. Формулы прямоугольного треугольника. Математика для блондинок.
Формулы с радиусами окружности

По первой выделенной формуле мы без труда найдем длину гипотенузы. В нашей задаче про вписанную и описанную окружности гипотенуза равна 10. Подчеркнутую формулу мы использовать не будем - у нас есть старая добрая формула дедушки Пифагора, которая проще указанной. Последняя формула выражает радиус вписанной окружности через стороны прямоугольного треугольника - это именно то, что доктор прописал. С умножением (второй вариант) мы заморачиваться не будем. Составляем систему двух уравнений с двумя неизвестными и решаем.

Задача про вписанную и описанную окружности. Математика для блондинок.
Задача про вписанную и описанную окружности

Решение квадратного уравнения дает нам длины сразу двух катетов. Вот какая умная математика, если математики не высасывают её из своего пальца, а берут из жизни. Ответ на задачу будет звучать так: больший катет треугольника равняется восьми единицам.

понедельник, 24 февраля 2014 г.

Внешние углы треугольника

Внешний угол треугольника. Математика для блондинок.
Внешний угол треугольника

Вот такая вот просьба: Здравствуйте! Помогите пожалуйста. Определите, является ли треугольник АВС тупоугольным, если два его внешних угла равны 135 и 160 градусов.

Понятие внешних углов в треугольнике - это тот мусор, который уже давно пора выбросить из математики. Спросите у любой блондинки, она когда-нибудь одевает свое платье наизнанку? Она его всегда носит так, как положено. А вот математики углы в треугольниках меряют и так, и сяк. Получается, блондинки умнее математиков - они умеют правильно пользоваться вещами.

Передо мной нет школьного учебника и я не знаю, как правильно нужно решать эту задачу. Можно решить двумя способами - на лицо и на изнанку. Начнем с того, что по уверениям математиков, сумма внешнего и внутреннего углов в любой вершине треугольника равна 180 градусов. Картинку я здесь рисовать не буду, она есть на другой странице - нечего распространять заразу невежества, даже если оно математическое.

Для нормального решения нужно от внешних углов треугольника перейти к внутренним и найти величину третьего угла. Считаем:

180 - 135 = 45 градусов
180 - 160 = 20 градусов


И так, у нас есть два угла треугольника. Является ли он тупоугольным? Судя по этим двум углам - нет. Напоминаю, что тупоугольным называется треугольник, у которого один угол тупой. Тупой не в смысле умственных способностей, а в смысле количества градусов. Если угол перебрал больше 90 градусов, то его принято считать тупым. Ой! Опять что-то не то. Ну, короче, вы поняли. Кто не понял - открываем учебник и зубрим тупой угол.

Так вот, два угла у нас острых. А третий? Вот тут нам на помощь приходит теорема (или как там её математики называют) о сумме углов треугольника. Как бы это не называлось, но сумма углов любого треугольника всегда равна 180 градусов. Напоминаю, свое платье мы одеваем сейчас нормально, поэтому речь здесь идет о внутренних углах треугольника. Зная величину двух углов, найти третий - задачка для малявок.

180 - 45 - 20 = 115 градусов

Треугольник у нас тупоугольный, поскольку третий угол больше 90 градусов и является тупым. Не по жизни тупым, а просто тупым, как отдельные представители отдельных наук.

Теперь решаем эту же задачу, только наизнанку. Пусть блондинки посмеются над такими математиками, как мы. И так, сумма внешнего и внутреннего углов в каждой вершине треугольника равна 180 градусов. Сколько у нас вершин? Правильно - три. Треугольник всё-таки, не хухры-мухры. Считаем, чему равна сумма внешних и внутренних углов? Три вершины по 180 градусов... Итого:

3*180 = 540 градусов

Если калькулятор нам не врет. Выше мы уже говорили, что сумма внутренних углов треугольника равна 180 градусов. Отнимаем её от общей суммы:

540 - 180 = 360 градусов

Получается, что сумма внешних углов треугольника равна 360 градусов. Ведь только она у нас и осталась, внутренние углы из суммы мы уже выбросили. Любой шустрый математик в подобных случаях громогласно заявляет: "Теорему о сумме внешних углов треугольника можно считать доказанной!".

Теперь вывернем наизнанку тупоугольный треугольник и посмотрим, как должен выглядеть он. Если один внутренний угол у него должен быть больше 90 градусов, значит этот же внешний угол должен быть меньше 90 градусов. Давайте считать по внешним углам:

360 - 135 - 160 = 65 градусов

Калькулятор утверждает, что даже наизнанку наш треугольника всё равно тупоугольный. Не знаю, как вам, а мне математика наизнанку совсем не нравится. В приличном обществе это моветон, всё равно что одежду наизнанку носить.

P.S. Кстати, математики даже понятие внутреннего угла наизнанку толком вывернуть не могут. Если рассуждать "интуитивно понятно", то внешний угол - это то, что мы можем измерить снаружи, то есть 360 градусов минус внутренний угол. Как меряют талию у блондинок? Становятся перед нею и вытянутыми вперед руками пытаются что-то там сделать.

Что это было? Внешние углы треугольника. Математика для блондинок.
Что это было?