Teorema di Carnot o teorema del coseno o teorema di Pitagora generalizzato
Teorema di Carnot o teorema del coseno o teorema di Pitagora generalizzato in un triangolo scaleno. Dimostrazione
Il teorema del coseno. Formula e sua dimostrazione
Teorema di Carnot o teorema del coseno o teorema di Pitagora generalizzato
Teorema di Carnot o teorema del coseno o teorema di Pitagora generalizzato afferma che in qualsiasi triangolo △ABC abbiamo queste tre relazioni tra le lunghezze dei lati a, b e c e il coseno degli angoli ∠A, ∠B o ∠C:
- a2 = b2 + c2 - 2 × b × c × cos(∠A)
- b2 = a2 + c2 - 2 × a × c × cos(∠B)
- c2 = a2 + b2 - 2 × a × b × cos(∠C)
- Dove:
- a = il lato del triangolo opposto all'angolo ∠A
- b = il lato del triangolo opposto all'angolo ∠B
- c = il lato del triangolo opposto all'angolo ∠C
È detto anche teorema di Pitagora generalizzato perché vale per tutti i triangoli. Quando l'angolo ∠A, ∠B o ∠C è un angolo retto cos(90°) = 0, facendo scomparire la parte extra e lasciando il classico - Il teorema di Pitagora:
- a2 = b2 + c2
- b2 = a2 + c2
- c2 = a2 + b2.
Perché questa formula? Dimostrazione del teorema del coseno
- In un qualunque triangolo △ABC, che non sia rettangolo, con i lati BC = a, AC = b e AB = c, tracciamo dal vertice A la perpendicolare al lato BC, che interseca BC nel punto D. Notiamo le lunghezze dei lati AD = ha, BD = a1 e CD = a2, dove a1 + a2 = a.
Dimostrazione del teorema del coseno
- Nel triangolo rettangolo △ABD abbiamo le seguenti relazioni trigonometriche:
- sin(∠B) = ha/c => ha = c × sin(∠B)
- cos(∠B) = a1/c => a1 = c × cos(∠B)
- Nel triangolo rettangolo △ADC applichiamo il Teorema di Pitagora:
- b2 = ha2 + a22 <=>
- b2 = ha2 + (a - a1)2
- Sostituisci ha e a1 nella formula sopra:
- b2 = c2 × sin2(∠B) + (a - c × cos(∠B))2 <=>
- b2 = c2 × sin2(∠B) + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) + c2 × cos2(∠B) <=>
- b2 = c2 × (sin2(∠B) + cos2(∠B)) + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
- b2 = c2 × (ha2/c2 + a12/c2) + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
- b2 = c2 × (ha2 + a12)/c2 + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
- Nel triangolo rettangolo △ABD ha2 + a12 = c2 (Teorema di Pitagora) =>
- (ha2 + a12)/c2 = 1 =>
- b2 = c2 + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
- cos(∠B) = (a2 + c2 - b2) / (2 × a × c)
- Applicare la funzione arccos a entrambi i lati dell'uguaglianza:
- arccos(cos(∠B)) = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c)) =>
- m(∡B) = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c))
- Lo stesso procedimento viene utilizzato per calcolare le misure degli angoli ∠A e ∠C