thumb|Figuren illustrerer en trekant med hjørnepunkterne A, B og C. Længderne af de modstående sider er henholdsvis = 13, = 19 og = 11. Hvor store er de hosliggende vinkler , og ?
Cosinusrelationerne er en række trigonometriske formler, som kan bruges til at beregne ukendte vinkler eller sider i en vilkårlig trekant. Sidernes længder betegnes traditionelt , og og deres modstående vinkler for henholdsvis , og .
For bestemmelse af vinklerne ud fra siderne benyttes cosinusrelationerne, som vises herunder:
For bestemmelse af sider omskrives formlerne således:
For en retvinklet trekant er en af vinklerne lig med 90° og dens cosinus derfor lig med 0. Disse cosinusrelationer reduceres i så fald til den klassiske Pythagoras' sætning for retvinklede trekanter, ; de kaldes derfor også den udvidede Pythagoras.
Ved anvendelse af cosinusrelationerne vil man i én af ovenstående ligninger isolere enten en side eller en vinkel. Da en vinkel i en trekant altid har en værdi mellem 0° og 180°, er den entydigt bestemt af sin cosinus, der aftager monotont fra værdien cos(0°) = +1 til cos(180°) = −1.
Eksempler
Bestemmelse af vinkler:
Lad en trekant have sidelængderne
Vi finder da, at
| style="text-align:right" | Kontrol || || ||
Bestemmelse af en side:
Lad en trekant have stykkerne
Vi søger siden :
Beviser
Beviset falder i to dele, alt efter om vinklen er spids eller stump.
Spids vinkel, C < 90°
thumb|I den spidsvinklede trekant ABC er sidelængderne , og . Fra B nedfældes den vinkelrette, som skærer AC i F. Længden af højden BF betegnes . Længden af FC kaldes , så længden af AB bliver .
Som vist på illustrationen nedfældes den vinkelrette fra B. Den danner en højde i trekanten med fodpunkt F. Man indfører to hjælpestørrelser, højdens længde og delstykket . Vi kan nu anvende Pythagoras' sætning på de to dannede retvinklede trekanter:
Trekant FBC: Trekant FBA:
Da venstresiderne er ens, er højresiderne det også:
( går ud!)
Omsider får vi
Q.E.D.
Beviserne for de to andre vinkler følger ved simpel bogstavombytning.
Stump vinkel, C > 90°
thumb|I den stumpvinklede trekant ABC nedfældes den vinkelrette, som skærer forlængelsen af AC i F. Igen indføres to hjælpestørrelser, og .
Som vist på illustrationen nedfældes den vinkelrette fra B og man indfører to hjælpestørrelser, højdens længde og delstykket . danner en højde i trekanten med længde og fodpunkt F. Igen anvendes Pythagoras' sætning på de to dannede retvinklede trekanter: Trekant FBC: Trekant FBA:
Man får nu, at
( går ud!)
Omsider får vi
jævnfør en egenskab ved cosinus. Det er altså samme formel som ovenfor.
Q.E.D
Cosinusrelationen for sfæriske trekanter
thumb | Tre storcirkler skærer hinanden. Skæringspunkterne A, B og C danner en sfærisk trekant. De modstående sider betegnes , og . og de hosliggende vinkler, markeret med små buer, , og .
For sfæriske trekanter på en kugleoverflade gælder gælder andre formler som også kaldes cosinusrelationer. De sfæriske cosinusrelationer er:
Se også Trekant Trekanttilfælde Retvinklet trekant Sinusrelationen Sfærisk trigonometri
Bøger
Emnet behandles i alle matematikbøger på gymnasiets A-niveau.
Klaus Holth m.fl. (1987): Matematik Grundbog 1, side 60. Forlaget Trip, Vejle. . Jens Carstensen, Jesper Frandsen (1997): MAT 1, side 190. Systime. . Knud Erik Nielsen, Esper Fogh (2010): Vejen til matematik AB1, side 299. Forlaget Hax. .
Referencer
Eksterne henvisninger CosSinCalc – Et online-værktøj, der udregner sider og vinkler i en trekant.
Kategori:Matematiske beviser Kategori:Vinkel Kategori:Trigonometri