Проверка знака тригонометрической величины при одинаковом отношении синусов — задачи с решениями для 9 класса
Математика · 9 класс · Карточка MATH-1661
Цель: отличать равенство отношений синусов от равенства самих углов, правильно определять знаки косинуса и тангенса в допустимом треугольнике.
Содержание статьи4 раздела
Подозрительное утверждение
«Если у двух треугольников одинаково отношение sin A к sin B, значит знаки всех тригонометрических величин у угла A одинаковы». Это ошибка. Внутренний угол треугольника лежит строго между 0° и 180°: синус положителен на всём этом интервале, а косинус меняет знак после 90°. Поэтому знак tg A = sin A / cos A определяется также знаком косинуса; при 90° тангенс не определён.
В теореме синусов a/sin A = b/sin B, где a и b — стороны напротив соответствующих углов. Из равенства sin A/sin B нельзя автоматически заключить, что одинаковы сами углы A и B. Особенно важно проверить, может ли вообще существовать треугольник: сумма любых двух внутренних углов должна быть меньше 180°.
Таблица двух возможных треугольников
В каждом ряду сравниваются две разные геометрические ситуации. В обоих треугольниках угол B один и тот же, а углы A дополняют друг друга до 180°. Прочитайте данные, проверьте их на непротиворечивость, решите задания 1–8: совпадают ли отношения синусов и что происходит со знаками косинуса и тангенса A?
| № | Треугольник I | Треугольник II | Что нужно установить |
|---|---|---|---|
| 1 | A=40°, B=20° | A=140°, B=20° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 2 | A=50°, B=25° | A=130°, B=25° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 3 | A=60°, B=30° | A=120°, B=30° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 4 | A=70°, B=35° | A=110°, B=35° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 5 | A=75°, B=45° | A=105°, B=45° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 6 | A=80°, B=55° | A=100°, B=55° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 7 | A=45°, B=30° | A=135°, B=30° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
| 8 | A=30°, B=15° | A=150°, B=15° | Сравнить sin A/sin B; знаки cos A, tg A |
Подсказка к первому ряду: sin 40° = sin 140°. Но cos 40° положителен, а cos 140° отрицателен. Для тангенса используется частное sin/cos, поэтому его знак тоже меняется. Третий угол в левом треугольнике 120°, в правом 20°; оба допустимы.
Задачи 9–16: поиск противоречия и доказательство
- 9. В треугольниках углы A равны 60° и 120°, а B=30° в обоих. Может ли соотношение a/b по теореме синусов совпадать?
- 10. Известно sin A=1/2, A — угол треугольника. Назовите возможные A и знаки cos A.
- 11. В треугольнике A=135°, B=30°. Верно ли утверждение «tg A=1, потому что sin A положителен»?
- 12. При A=90°, B=35° сравните знаки sin A, cos A, tg A и ctg A.
- 13. Углы A=155° и B=35° заданы одновременно. Может ли существовать такой треугольник?
- 14. В треугольнике A=110°, B=40°. Определите знак cos C для третьего угла.
- 15. У пары углов 25° и 155° синусы одинаковы. Почему равенство синусов не доказывает равенства углов?
- 16. В треугольнике A=120°, B=20° и a/b=sin120°/sin20°. Укажите знак tg C и проверьте возможность треугольника.
Ответы и обоснования
- 1. Отношения синусов равны, так как sin 40° = sin 140°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 2. Отношения синусов равны, так как sin 50° = sin 130°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 3. Отношения синусов равны, так как sin 60° = sin 120°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 4. Отношения синусов равны, так как sin 70° = sin 110°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 5. Отношения синусов равны, так как sin 75° = sin 105°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 6. Отношения синусов равны, так как sin 80° = sin 100°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 7. Отношения синусов равны, так как sin 45° = sin 135°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 8. Отношения синусов равны, так как sin 30° = sin 150°. В левом треугольнике cos A > 0 и tg A > 0; в правом cos A < 0 и tg A < 0. Оба треугольника существуют: суммы заданных углов меньше 180°.
- 9. Да: a/b = sin A/sin B = √3 в обоих случаях. При A=120° cos A и tg A отрицательны, хотя отношение сторон то же.
- 10. A=30° или 150°. cos 30° положителен, cos 150° отрицателен. Оба возможны, если оставшиеся углы имеют положительную сумму, дополняющую до 180°.
- 11. Неверно: tg 135° = −1. Знак синуса сам по себе не определяет знак тангенса.
- 12. sin A=1, cos A=0, ctg A=0, а tg A не существует из-за деления на ноль. Это особый случай, не «нулевой тангенс».
- 13. Нет: 155°+35°=190° > 180°. Нельзя применять теорему синусов к несуществующему треугольнику.
- 14. C=30°, потому cos C > 0. Для самого A косинус отрицателен.
- 15. Для углов от 0° до 180° синус совпадает у дополнительных до 180° углов: sin(180°−x)=sin x. Косинусы у них противоположных знаков.
- 16. C=40°, tg C > 0. Сумма 120°+20°+40°=180°; у A тангенс отрицателен.
Итог для самопроверки. Внутри треугольника sin A > 0; cos A > 0 при A < 90°, равен нулю при A=90° и отрицателен при A > 90°. Сначала проверьте сумму углов, затем выбирайте знак и только после этого подставляйте числа. Если угол тупой, равенство синусов с острым углом не означает равенства косинусов.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
