Come risolvere un triangolo conoscendo le lunghezze dei suoi tre lati?
Che cos'è un triangolo?
- Dati tre punti non collineari A, B, C, l'insieme formato da questi tre punti, insieme all'insieme di tutti i punti dei segmenti AB, BC e CA, è chiamato triangolo determinato dai punti A, B, C. Vedi la figura con la rappresentazione del triangolo △ABC.
Triangolo △ABC - Un triangolo è un insieme di punti nel piano che forma un poligono che ha tre vertici, A, B, C, tre lati, AB, BC, CA e tre angoli, ∠ABC, ∠BCA, ∠CAB (o, se non c'è confusione, ∠A, ∠B, ∠C).
- Un vertice, nel nostro caso A, è il punto in cui si incontrano due lati: AB e AC. I tre vertici A, B e C sono uniti da tre segmenti, AB, BC e CA, chiamati lati, che formano tre angoli, ∠ABC, ∠BCA e ∠CAB, la cui somma è 180° (lo dimostriamo qui sotto).
- I lati del triangolo sono definiti dalla lunghezza dei tre segmenti AB, BC e CA.
- Un triangolo viene solitamente indicato con i suoi vertici, in ordine alfabetico: △ABC. Ma lo stesso triangolo può essere scritto anche come: △ACB, △BAC, △BCA, △CAB, △CBA, ovvero utilizzando tutte le combinazioni formate dalle tre lettere.
- Nel triangolo △ABC l'angolo ∠A si oppone al lato BC e, reciprocamente, il lato BC si oppone all'angolo ∠A. Per le lunghezze dei lati di un triangolo △ABC, si usano solitamente le seguenti notazioni: a = BC, b = CA, c = AB.
Triangolo △ABC e i lati a, b, c - Quando tutti e tre i lati hanno la stessa lunghezza, il triangolo si chiama triangolo equilatero, mentre un triangolo in cui solo due lati hanno la stessa lunghezza si chiama triangolo isoscele. Quando i lati di un triangolo hanno lunghezze diverse, si chiama triangolo scaleno.
Perimetro e semiperimetro di un triangolo
- Perimetro: la somma delle lunghezze dei lati di un triangolo △ABC è chiamato perimetro del triangolo ed è indicato con:
PABC = AB + BC + CA = c + a + b. - Semiperimetro: la metà della somma delle lunghezze dei lati di un triangolo △ABC è chiamato semiperimetro del triangolo ed è indicato con:
pABC = (AB + BC + CA)/2 = (c + a + b)/2
Posizione di un punto rispetto a un triangolo
- Un punto è detto interno di un triangolo se si trova all'interno di ciascun angolo del triangolo.
- Un punto che non è né interno al triangolo né sui lati del triangolo è detto esterno del triangolo.
Tipi di triangoli in termini di angoli
- Un triangolo che ha un angolo di 90°, chiamato anche angolo retto, è chiamato triangolo rettangolo. Se l'angolo retto è A, allora i lati che formano l'angolo retto, AB e CA, si chiamano gambe. Il lato opposto all'angolo retto, BC, è chiamato ipotenusa. Un triangolo non può avere più di un angolo retto - perché la somma dei tre angoli di un triangolo deve essere 180° - se ci fossero due angoli retti misurerebbero già 90° + 90° = 180°, senza lasciare nulla per il terzo angolo.
Triangolo rettangolo △ABC - Un triangolo che ha tutti gli angoli acuti è chiamato triangolo acuto o scaleno acuto: ∠A < 90°, ∠B < 90°, ∠C < 90°.
Triangolo scaleno acuto △ABC - Un triangolo che ha un angolo ottuso, cioè maggiore di 90°, si chiama triangolo ottuso o triangolo scaleno ottuso: nel nostro caso, ∠A > 90°.
Triangolo scaleno ottuso △ABC - Un triangolo che ha tutti gli angoli uguali, detti anche congruenti, ∡A = ∡B = ∡C = 180°/3 = 60°, è chiamato triangolo equilatero. In un triangolo equilatero anche tutti i lati sono congruenti: AB ≅ BC ≅ CA.
Triangolo equilatero △ABC - Un triangolo che ha solo due angoli congruenti, ad esempio ∠B ≅ ∠C, è detto triangolo isoscele. In un triangolo isoscele sono congruenti anche i lati opposti agli angoli congruenti. Il terzo lato del triangolo isoscele è chiamato base del triangolo isoscele.
Triangolo isoscele △ABC
Regole specifiche dei triangoli
- 1. La somma delle misure degli angoli di un triangolo è sempre pari a 180°. Vedere la figura successiva e la relativa dimostrazione.
- Sia △ABC un triangolo. Costruiamo la parallela d attraverso A fino a BC e i punti D ed E situati sulla linea d, come in figura. I punti D, A ed E, essendo situati sulla stessa retta, sono collineari. Quindi DE ∥ BC ⇒ (1) ∠ABC ≅ ∠DAB - essendo angoli interni alterni per DE ∥ BC e la secante AB e (2) ∠ACB ≅ ∠CAE - essendo angoli interni alternati per DE ∥ BC e la secante AC. Da (1) e (2) si ottiene la relazione per la somma degli angoli del triangolo △ABC: ∠ABC + ∠BAC + ∠ACB = ∠DAB + ∠BAC + ∠CAE = ∠DAE = 180°.
Somma delle misure degli angoli in un triangolo - 2. In un triangolo la somma delle lunghezze di due lati qualsiasi deve essere maggiore della lunghezza del terzo lato, altrimenti il triangolo non potrebbe essere costruito. Nella figura successiva puoi vedere che la lunghezza del lato a è maggiore della somma delle lunghezze di b e c: a > b + c. In questo caso il triangolo △ABC non può essere costruito affatto.
Triangolo impossibile: lati - 3. Un triangolo può avere un solo angolo maggiore o uguale a 90°.Se un triangolo avesse due angoli di almeno 90°, non rimarrebbe nulla per il terzo angolo, secondo la regola n. 1. Nel nostro caso, poiché ∡B = 90° e ∠C > 90°, i lati b e c non possono incontrarsi per formare il vertice A del triangolo △ABC.
Triangolo impossibile: angoli
Angoli esterni4. L'angolo adiacente e supplementare ad un angolo del triangolo si chiama angolo esterno del triangolo. Ogni triangolo ha tre paia di angoli esterni, sei angoli esterni in totale. Ogni angolo del triangolo ha due coppie di angoli esterni, congruenti tra loro, opposti al vertice: l'angolo ∠A ha due angoli esterni ∠1 e ∠2 - dove ∠1 ≡ ∠2, l'angolo ∠C ha due angoli esterni ∠3 e ∠4 - dove ∠3 ≡ ∠4, e l'angolo ∠B ha due angoli esterni angoli ∠5 e ∠6, dove ∠5 ≡ ∠6.
La misura di un angolo esterno di un triangolo è uguale alla somma delle misure degli angoli ad esso non adiacenti, poiché ∠A + ∠B + ∠C = 180° e ∠A + ∠1 = 180°, ne consegue che: ∡1 = 180° - ∠A e ∡1 = ∠B + ∠C; allo stesso modo, ∡2 = 180° - ∠A e ∡2 = ∠B + ∠C; ∡3 = 180° - ∠C e ∡3 = ∠A + ∠B; ∡4 = 180° - ∠C e ∡4 = ∠A + ∠B; ∡5 = 180° - ∠B e ∡5 = ∠A + ∠C; ed infine ∡6 = 180° - ∠B e ∡6 = ∠A + ∠C.
La somma delle misure di tutti gli angoli esterni di un triangolo è uguale a: ∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 = 2 × ∠1 + 2 × ∠3 + 2 × ∠5 = 2 × (∠1 + ∠3 + ∠5) = 2 × (180° - ∠A + 180° - ∠B + 180° - ∠C) = 2 × (3 × 180° - (∠A + ∠B + ∠C)) = 2 × (3 × 180° - 180°) = 2 × (2 × 180°) = 2 × 360° = 720°.
- 5. Qualunque sia un triangolo con due lati non congruenti, al lato maggiore si oppone l'angolo maggiore. Se a > b e a > c, allora ∠A > ∠B e ∠A > ∠C.
Lato maggiore opposto da un angolo maggiore
Come risolvi il triangolo se conosci la lunghezza dei suoi tre lati?
- Conoscendo le lunghezze a, b e c dei tre lati di un triangolo △ABC, dove a è il lato opposto all'angolo ∠A, b è il lato opposto all'angolo ∠B e c è il lato opposto all'angolo ∠C, ciascun angolo può essere calcolato utilizzando le formule seguenti.
La forma riorganizzata della Legge del Coseno (o Regola del Coseno)
- Questa formula viene utilizzata per calcolare la misura di un angolo in qualsiasi triangolo quando si conoscono le lunghezze di tutti e tre i lati:
- ∡A = arccos((b2 + c2 - a2) / (2 × b × c))
- ∡B = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c))
- ∡C = arccos((a2 + b2 - c2) / (2 × a × b))
- Esempio: conoscere i lati di un triangolo, a = 7, b = 5 and c = 9, calcola gli angoli ∡A, ∡B e ∡C del triangolo:
- ∡A =
arccos((52 + 92 - 72) / (2 × 5 × 9)) =
arccos((25 + (9 + 7) × (9 - 7))) / 90) =
arccos((25 + 16 × 2)) / 90) =
arccos((25 + 32)) / 90) =
arccos(57/90) =
arccos(0.6333) =
0.88498643446628 radianti =
50.705987621249 gradi - ∡B =
arccos((72 + 92 - 52) / (2 × 7 × 9)) =
arccos((49 + (9 + 5) × (9 - 5))) / 126) =
arccos((49 + 14 × 4)) / 126) =
arccos((49 + 56)) / 126) =
arccos(105/126) =
arccos(0.8333) =
0.58574584298534 radianti =
33.560764670393 gradi - ∡C =
arccos((72 + 52 - 92) / (2 × 7 × 5)) =
arccos((49 + (5 + 9) × (5 - 9))) / 70) =
arccos((49 + 14 × -4)) / 70) =
arccos((49 + -56)) / 70) =
arccos(-7/70) =
arccos(-0.1) =
1.6709637479565 radianti =
95.739170477267 gradi - Verifica che la somma degli angoli ∡A + ∡B + ∡C = 180°.
- ∡A = 50.705987621249°
∡B = 33.560764670393°
∡C = 95.739170477267°
∡A + ∡B + ∡C =
50.705987621249 + 33.560764670393 + 95.739170477267 =
180.00592276891° ≈ 180°