Тангенсна теорема

Извор: testwiki
Пређи на навигацију Пређи на претрагу
Троугао

У тригонометрији, тангентна теорема представља однос два угла троугла и дужине наспрамне странице.

На слици -{a}-, -{b}- и -{c}- су дужине страница троугла, а α, β и γ су углови наспрам те три странице. Тангентна теорема гласи:

aba+b=tan[12(αβ)]tan[12(α+β)].

Иако тангентна теорема није уобичајено позната као синусна или косинусна теорема, она је еквивалентна синусној теореми и може се користити ако су познате дужине две странице и угао измедју њих, као и ако су позната два угла и дужина једне странице. Тангентну теорему код сферних троуглова је описао, у тринаестом веку, персијски математичар Насир ал-Дин ал-Туси (1201-1274), који је такође дефинисао и синусну теорему троугла.

Доказ

Доказ да се тангентна теорема може извести из синусне теореме:

asinα=bsinβ.

Нека је:

d=asinα=bsinβ,

Тако да је:

a=dsinα and b=dsinβ.

Следи:

aba+b=dsinαdsinβdsinα+dsinβ=sinαsinβsinα+sinβ.

Koristeći trigonometrijsku funkciju za transformaciju zbira i razlike u proizvod:

sin(α)±sin(β)=2sin(α±β2)cos(αβ2),

Следи:

aba+b=2sin12(αβ)cos12(α+β)2sin12(α+β)cos12(αβ)=tan[12(αβ)]tan[12(α+β)].

Као алтернатива коришћењу функције збира или разлике два синуса, такође се може користити ова тригонометријска функција:

tan(α±β2)=sinα±sinβcosα+cosβ

Примена

Помоћу тангентне теореме се може израчунати непозната дужина странице троугла и углови троугла код ког су две странице -{a}- и -{b}- и угао између њих познати. Из

tan[12(αβ)]=aba+btan[12(α+β)]=aba+bcot[γ2]

Преостала страница -{c}- се може израчунати из синусне теореме. Пре електронских калкулатора, овај начин израчунавања се користио чешће него косинусна теорема, пошто је овај други начин захтевао додатно проверавање у логаритамским таблицама, због рачунања квадратног корена.

Тангенсна теорема полу-углова

Тангенсна теорема

Тангенсна теорема говори о тангенсима полу-углова изражених помоћу страна троугла и полупречника уписаног круга у дати троугао.

Теорема 1
Тангенс полу-угла троугла једнак је количнику полупречника уписаног круга и разлике полуобима и супротне стране, тј.
tgA2=rpa,tgB2=rpb,tgC2=rpc,

где су A, B, C углови троугла ABC, r полупречник уписане кружнице, p=a+b+c2 полуобим, при чему су странице a=y+z,b=x+z,c=x+y, насупрот теменима ABC, на слици десно.

Доказ: Повуцимо симетрале унутрашњих углова троугла ABC. Из центра уписаног круга О датог троугла спустимо нормале OD, OE, OF на странице троугла, редом CA = b, AB = c, BC = a. Свака од тих нормала има дужину једнаку полупречнику r уписаног круга. За тако добијене троуглове важе релације подударности ΔAODΔAOE,ΔBOEΔBOF,ΔCOFΔCOD. Добијамо:

tgA2=rAE,tgB2=rBF,tgC2=rDC. Сада изразимо AE, BF, DC помоћу страница троугла. Прво имамо a=y+z,b=z+x,c=x+y, где су x=AE=AD,y=BF=BE,z=CD=CF делови страница до додирних тачака уписане кружнице. Сабирањем ових једначина добијамо  a+b+c=2(x+y+z), или x+y+z=12(a+b+c)=p. Одузимањем сваке од претходних са последњом једначином следи pa=x=AE,pb=y=BF,pc=z=DC, и сменом у полазне једначине добијамо изразе које је требало доказати. Крај доказа.

Заменом полупречника уписане кружнице одговарајућим изразима са страницама датог троугла, добићемо згодније формуле ове исте теореме.

Теорема 2
За троугао ABC важе једнакости:
tgA2=(pb)(pc)p(pa),tgB2=(pa)(pc)p(pb),tgC2=(pa)(pb)p(pc),
где су a, b, c странице троугла ABC насупрот истоименим теменима, a p је полуобим.
Доказ
Полазећи од претходне теореме (1) и Хероновог образца за површину троугла PΔ=p(pa)(pb)(pc), и од израза  PΔ=rp, добијамо r=p(pa)(pb)(pc)p=(pa)(pb)(pc)p. Затим следе тражене једнакости. Крај доказа.

Види још

Шаблон:Нормативна контрола