Zadania CKE | Matura podstawowa z matematyki
8. Planimetria

Twierdzenie cosinusów

Twierdzenie cosinusów pozwala obliczyć długość boku trójkąta, jeśli znamy długości dwóch pozostałych boków oraz miarę kąta między nimi.

W dowolnym trójkącie, w którym boki mają długości odpowiednio a, b i c, zachodzą zależności:

a^{2} = b^{2} + c^{2} - 2bc\cos\alpha
b^{2} = a^{2} + c^{2} - 2ac\cos\beta
c^{2} = a^{2} + b^{2} - 2ab\cos\gamma

gdzie \alpha, \beta i \gamma to kąty leżące naprzeciw boków a, b i c:

A
B
C
\alpha
\beta
\gamma
b
a
c

Przykład. W trójkącie dwa boki mają długości 5 i 7, a kąt między nimi ma miarę 60^{\circ}. Oblicz długość trzeciego boku.

Korzystamy z twierdzenia cosinusów:

c^{2} = 5^{2} + 7^{2} - 2\cdot 5\cdot 7\cdot\cos 60^{\circ} = 25 + 49 - 70\cdot\cos 60^{\circ}

Ponieważ \cos 60^{\circ} = \frac{1}{2}, otrzymujemy:

c^{2} = 74 - 70\cdot\frac{1}{2} = 74 - 35 = 39

Zatem:

c = \sqrt{39}

Związek z twierdzeniem Pitagorasa

Jeśli kąt \gamma między bokami a i b trójkąta jest prosty, to jego cosinus wynosi 0. Wówczas twierdzenie cosinusów przyjmuje postać:

c^{2} = a^{2} + b^{2}

Jest to twierdzenie Pitagorasa. Można więc powiedzieć, że twierdzenie cosinusów jest jego uogólnieniem na dowolne trójkąty.