正弦定理是高中數(shù)學(xué)中的一個重要定理,常用于解答解三角形問題、平面向量問題、平面幾何問題、三角函數(shù)問題等.熟練掌握該定理,并熟悉其推導(dǎo)過程是非常重要的,不僅可以加深對該定理的理解,還有利于熟悉其本質(zhì),提升解題的效率.為此,筆者對正弦定理的推導(dǎo)過程進行了探究,給出了證明正弦定理的四種方法.
正弦定理:在銳角ΔABC中,∠A,∠B,∠C所對的邊分別為a,b,c,則==.
證法一:構(gòu)造垂線段
構(gòu)造垂線段是解答三角形問題的常用方法.對于看似毫無關(guān)系的線段、角,可以嘗試通過垂線段來建立幾何關(guān)系,直接根據(jù)勾股定理、三角函數(shù)的定義來建立線段、角之間的代數(shù)關(guān)系式.
證明:
利用三角函數(shù)的定義將垂線段用三角形的不同邊以及角的正弦值表示出來,即可快速建立邊、角之間的等量關(guān)系,并以此推出正弦定理.
證法二:等面積法
等面積法是解答三角形問題的常用方法,即利用三角形的面積公式,根據(jù)三角形的面積相等來建立等式關(guān)系,從而使問題獲解.
證明:
我們根據(jù)三角形的面積公式S=ab?sinC,用不同的角和邊表示ΔABC的面積,并據(jù)此建立關(guān)于三角形邊、角的關(guān)系式ac?sin B=ab?sinC=bc?sin A,從而證明正弦定理.
證法三:構(gòu)造外接圓
三角形的外接圓是研究三角形性質(zhì)的一個重要工具.我們可以構(gòu)造三角形的外接圓,利用圓的幾何性質(zhì)來構(gòu)建三角形邊、角的等量關(guān)系式.
證明:
構(gòu)造出三角形的外接圓后,根據(jù)同弦所對的圓周角相等得出∠A=∠D,并在RtΔBCD中,根據(jù)三角函數(shù)的定義建立三角形的邊、角關(guān)系式,即可證明正弦定理.
證法四:向量法
向量是解答平面幾何問題的重要工具.運用向量法證明正弦定理,需構(gòu)造出合適的向量模型,通過向量運算,利用數(shù)量積公式得出結(jié)論.
證明:如圖3,構(gòu)造向量、、、,其中⊥.
在ΔABC中,+)=,
則=,可得asinC=csin A,
即=,同理可得==.
構(gòu)造出向量,并使⊥,即可根據(jù)向量的加法運算、數(shù)乘運算法則,以及數(shù)量積公式證明結(jié)論.
對于鈍角三角形、直角三角形也可以采用同樣的方法進行證明.需要注意的是,這些方法同樣也是解答解三角形問題的重要方法.因此,對定理進行深入的分析、研究,不僅有利于加深對定理的理解,還能掌握其本質(zhì)以及應(yīng)用技巧.
(作者單位:江蘇省沭陽如東中學(xué))