Теорема синусов - формула и задачи с решениями

Соотношение сторон и синусов противолежащих углов

Карта темы

В этом разделе подробно рассматривается одна из главных теорем курса геометрии 9 класса — «Теорема синусов». Наряду с темой Теорема косинусов, она составляет основу раздела «Решение треугольников». Задачи на теорему синусов и теорему косинусов встречаются как в ОГЭ по математике в первой и второй части, так и в ЕГЭ по математике, при чем не только в планиметрии, но и в стереометрии.

Отработать тему теорема синусов можно после теории в тренажёрах с подробными решениями, составленным по заданиям открытого банка ФИПИ ОГЭ по математике и школьных учебников, а также самостоятельных и контрольных работ за 9 класс.

Формулировка теоремы синусов

Пусть дан произвольный треугольник ABCABC со сторонами aa, bb, cc и противолежащими им углами α\alpha, β\beta, γ\gamma (∠A=α\angle A = \alpha, ∠B=β\angle B = \beta, ∠C=γ\angle C = \gamma).

Теорема Синусов в треугольнике

Формулировка теоремы синусов 🎯

Стороны треугольника пропорциональны синусам противолежащих углов.

asin⁡α=bsin⁡β=csin⁡γ\dfrac{a}{\sin \alpha} = \dfrac{b}{\sin \beta} = \dfrac{c}{\sin \gamma}

Из этой пропорции легко записать равенство для любых двух сторон и их противолежащих углов: asin⁡A=bsin⁡B  ⟹  a⋅sin⁡B=b⋅sin⁡A\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} \implies a \cdot \sin B = b \cdot \sin A.

Благодаря теореме синусов вам становятся доступны новые задачи, давайте посмотрим пример одной из таких задач из ОГЭ по математике:

Нахождение неизвестной стороны по двум углам и стороне

Задание: В треугольнике ABCABC угол ∠A=45∘\angle A = 45^\circ, угол ∠B=60∘\angle B = 60^\circ, а сторона BC=46 смBC = 4\sqrt{6}\text{ см}. Найдите сторону ACAC.

Подробное решение:

1) Сторона BC=aBC = a лежит против угла ∠A=45∘\angle A = 45^\circ. Сторона AC=bAC = b лежит против угла ∠B=60∘\angle B = 60^\circ.

2) По теореме синусов:

BCsin⁡A=ACsin⁡B  ⟹  46sin⁡45∘=ACsin⁡60∘\dfrac{BC}{\sin A} = \dfrac{AC}{\sin B} \implies \dfrac{4\sqrt{6}}{\sin 45^\circ} = \dfrac{AC}{\sin 60^\circ}

3) Выразим неизвестную сторону ACAC:

AC=46⋅sin⁡60∘sin⁡45∘=46⋅3222=4182=49=4⋅3=12 смAC = \dfrac{4\sqrt{6} \cdot \sin 60^\circ}{\sin 45^\circ} = \dfrac{4\sqrt{6} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = \dfrac{4\sqrt{18}}{\sqrt{2}} = 4\sqrt{9} = 4 \cdot 3 = 12\text{ см}

Ответ: 12 см12\text{ см}.

Связь с радиусом описанной окружности

В геометрии 9 класса изучается расширенная (полная) теорема синусов, которая связывает отношение стороны треугольника к синусу противолежащего угла с радиусом описанной окружности.

Расширенная теорема синусов:

Отношение любой стороны треугольника к синусу противолежащего угла равно диаметру описанной окружности (2R2R, где RR — радиус описанной окружности):

asin⁡α=bsin⁡β=csin⁡γ=2R\dfrac{a}{\sin \alpha} = \dfrac{b}{\sin \beta} = \dfrac{c}{\sin \gamma} = 2R

Именно такая формулировка содержится в справочном материале ОГЭ по математике

Эта формула позволяет моментально находить радиус описанной окружности: R=a2sin⁡αR = \dfrac{a}{2\sin \alpha}, либо длину стороны по радиусу и углу: a=2Rsin⁡αa = 2R \sin \alpha.

Ключевым является то, что существуют задачи, которые кроме как теоремой синусов решить не получится, ниже пример такого задания из ОГЭ по математике с подробным решением

Пример задачи на теорему синусов и радиус описанной окружности с решением

Задание: Сторона треугольника равна 10 см10\text{ см}, а противолежащий ей угол равен 30∘30^\circ. Найдите радиус описанной около этого треугольника окружности.

Подробное решение:

1) По расширенной теореме синусов отношение стороны к синусу противолежащего угла равно диаметру описанной окружности:

asin⁡α=2R\dfrac{a}{\sin \alpha} = 2R

2) Подставим данные из условия: a=10 смa = 10\text{ см}, α=30∘\alpha = 30^\circ:

10sin⁡30∘=2R  ⟹  100,5=2R  ⟹  20=2R  ⟹  R=10 см\dfrac{10}{\sin 30^\circ} = 2R \implies \dfrac{10}{0{,}5} = 2R \implies 20 = 2R \implies R = 10\text{ см}

Ответ: 10 см10\text{ см}.

Отличие теоремы синусов от теоремы косинусов

Обе теоремы служат для нахождения неизвестных элементов произвольного треугольника, но применяются при разных исходных данных. Таблица ниже поможет определиться какую теорему использовать и в каких задачах может понадобиться теорема синусов.

Критерий сравнения

Теорема синусов

Исходные данные задачи

• Известны два угла и одна сторона.

• Известны две стороны и угол против одной из них.

• Известны две стороны и угол между ними.

• Известны все три стороны треугольника.

Связь с окружностью

Прямо дает радиус описанной окружности (2R2R).

С окружностью напрямую не связана.

Искомый элемент

Находит неизвестную сторону или синус угла.

Находит третью сторону или косинус угла.

Лайфхак для ОГЭ по математике! 💡

1. Ищите парные связки «сторона — противоположный угол»: Если в задаче известны угол и лежащая напротив него сторона, сразу вспоминайте теорему синусов!

2. Особые углы (30∘,45∘,60∘30^\circ, 45^\circ, 60^\circ): Табличные значения синусов (sin⁡30∘=12\sin 30^\circ = \dfrac{1}{2}, sin⁡45∘=22\sin 45^\circ = \dfrac{\sqrt{2}}{2}, sin⁡60∘=32\sin 60^\circ = \dfrac{\sqrt{3}}{2}) обязательно нужно выучить наизусть.

Пошаговый алгоритм решения задач

При решении задач на решение треугольника в 9 классе с помощью теоремы синусов придерживайтесь следующего алгоритма:

Порядок применения теоремы синусов:

1

Сопоставьте известные элементы: найдите известную пару «сторона — противоположный угол» и пару с искомым элементом.

2

Запишите пропорцию: выпишите отношение asin⁡α=bsin⁡β\dfrac{a}{\sin \alpha} = \dfrac{b}{\sin \beta} (или отношение к 2R2R).

3

Выразите неизвестную величину: по правилу пропорции найдите сторону a=b⋅sin⁡αsin⁡βa = \dfrac{b \cdot \sin \alpha}{\sin \beta} или угол sin⁡α=a⋅sin⁡βb\sin \alpha = \dfrac{a \cdot \sin \beta}{b} и запишите ответ.

Тренажёры с задачами на теорему синусов на Экзамео

Ниже собраны задания по геометрии для 9 класса из школьных учебников и открытого банка заданий ФИПИ, для решения которых используется теорема синусов. К каждой задаче вы найдете подробное объяснение и автоматическую проверку ответов.

Тренажер со всеми возможными заданиями из открытого банка ФИПИ на теорему синусов из ОГЭ по математике, которые могут встретиться в 15 задании.Вариант 1

В треугольнике сторона a=14a = 14 лежит против угла 60∘60^\circ. Найдите радиус RR описанной около этого треугольника окружности. В ответе укажите значение, умноженное на 3\sqrt{3}.

Ваш ответ
Задача 2
Отношение сторон треугольника через отношение синусов противолежащих углов
Задание на понимание пропорциональности сторон треугольника синусам противолежащих углов (следствие из теоремы синусов).Вариант 1

В треугольнике MNPMNP угол MM равен 60∘60^\circ, угол NN равен 45∘45^\circ, а сторона MP=16MP = 16. Найдите сторону NPNP.

Ваш ответ
Полный тренажер

Зарегистрируйтесь, чтобы решать дальше

В Экзамео откроются дополнительные задания по теме, проверка прогресса и решения после попытки.
Все тренажёрыПрогресс по темеПерсональный план

Связанные темы