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張角定理怎麼發明的

生活 更新时间:2024-12-02 19:26:49

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)1

春天來了,油菜花開了,我們看看圖,2020.3.23

昨天寫完古印度數學家婆羅摩笈多,查看記錄的大綱,發現漏寫了朱謙,大綱備注是發現了張角定理。

遍搜網絡,沒有找到朱謙的生平,隻有“公元467年,東晉朱謙發現張角定理。”

朱謙這個名字應該是一個很常見的名,中國人挺喜歡“謙”這個字的。網絡上發現好幾個朱謙。同名的朱謙是明朝大将,而發現張角定理的朱謙,是東晉人。

另一個說法張角定理是由英文名音譯的。張角定理的英文名,spread angle theorem,很大概率是從音譯過來,張開的角度,簡稱張角,對應上中國曆史東漢末年張角。這隻是我的一個猜測。

第一個說法,我姑且認為他是真的吧。

朱謙,東晉人,于公元467年發現張角定理。至于生平,未知。張角定理記載于哪本數學算經,也未知。公元467年,是中國南北朝時期,北朝是北魏,南朝是南朝宋。南北朝時期,戰争頻發,朱謙對我們來說就像謎一樣。

下面我們直接進入專題:

·張角定理

這個定理下面,我會推導出已知三條邊長,求角平分線的長度和各種角,半角的正弦餘弦正切值的公式。

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)2

在三角形ABC中,D是BC的一點,連接AD,那麼

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)3

大家注意三條線的頂點都是A.

這個證明方法很多,我說個最簡單的:

用三角形面積公式,面積等于兩邊乘以夾角的正弦。

大三角形可以寫成兩個小三角形的和。基本公式寫出來,定理就得證了。

特殊情形:

AD是角平分線時,我們就可以算出AD的長了。

這裡寫個約定:三角形頂點是A,B,C,

三邊長分别是a,b,c,

周長的一半是p,

面積是S。

那麼張角公式就可以寫成:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)4

如果AD是角平分線,那我們就可以得出:

AD=

而餘弦定理得知:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)5

再根據三角函數半角公式,我們可以得出:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)6

同樣的事我們可以推出:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)7

那麼:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)8

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)9

那麼角平分線AD的長度為:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)10

注意第三個正切公式:p*(p-a(b,c))與其餘兩個的比例。

總結:這裡歸納了三角形三個角和三條邊的關系,已知三邊,求三個内角的正弦,餘弦,正切值,以及内角半角的三角函數值。

張角定理的逆定理

逆定理同樣成立。這個非常重要,是用來證明共線的一個重要定理。

在角ABC,D為角内一點,連接AD,

如果

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)11

那麼B,C,D三點共線。

這個定理證明過程:

連接BC,交AD于D’.

根據張角的定理,可以得出:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)12

又有已知,可以得出:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)13

得出AD=AD’

那麼D.D’重合。

介紹了長角定理,順便把分角定理也說一下。

兩個都是連接一個頂點和對邊某點構成的圖形裡的邊角關系的定理。

分角定理

在三角形ABC中,D是BC所在直線的一點,連接AD,則有:

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)14

分角定理是幾何數學中一個基礎定理,證明過程非常簡單。

和張角的定理證明很類似,

大緻就是等式右邊分子分母同時乘以AD,就是面積之比。

就不一一寫出來了。

如果有錯誤或者疏漏,請大家留言指出來,我會修改訂正的。

張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)15

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張角定理怎麼發明的(科普數學家朱謙)17

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