三角形ABCにおいて、以下の条件で残りの辺の長さと角の大きさを求める問題です。 (1) $b = \sqrt{6}, c = \sqrt{3} - 1, A = 45^\circ$ のとき、$a, B, C$ (2) $a = 1 + \sqrt{3}, b = 2, c = \sqrt{6}$ のとき、$A, B, C$

幾何学三角形余弦定理正弦定理三角比
2025/7/13

1. 問題の内容

三角形ABCにおいて、以下の条件で残りの辺の長さと角の大きさを求める問題です。
(1) b=6,c=31,A=45b = \sqrt{6}, c = \sqrt{3} - 1, A = 45^\circ のとき、a,B,Ca, B, C
(2) a=1+3,b=2,c=6a = 1 + \sqrt{3}, b = 2, c = \sqrt{6} のとき、A,B,CA, B, C

2. 解き方の手順

(1)
余弦定理より、a2=b2+c22bccosAa^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cos A
a2=(6)2+(31)226(31)cos45a^2 = (\sqrt{6})^2 + (\sqrt{3}-1)^2 - 2\sqrt{6}(\sqrt{3}-1) \cos 45^\circ
a2=6+(323+1)26(31)22a^2 = 6 + (3 - 2\sqrt{3} + 1) - 2\sqrt{6}(\sqrt{3}-1) \frac{\sqrt{2}}{2}
a2=10233(31)2a^2 = 10 - 2\sqrt{3} - \sqrt{3}( \sqrt{3}-1) \cdot 2
a2=1023(33)2a^2 = 10 - 2\sqrt{3} - (3-\sqrt{3})\cdot2
a2=10236+23=4a^2 = 10 - 2\sqrt{3} - 6 + 2\sqrt{3} = 4
a=2a = 2
正弦定理より、asinA=bsinB\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B}
2sin45=6sinB\frac{2}{\sin 45^\circ} = \frac{\sqrt{6}}{\sin B}
sinB=6sin452=6222=124=234=32\sin B = \frac{\sqrt{6} \sin 45^\circ}{2} = \frac{\sqrt{6} \frac{\sqrt{2}}{2}}{2} = \frac{\sqrt{12}}{4} = \frac{2\sqrt{3}}{4} = \frac{\sqrt{3}}{2}
B=60B = 60^\circ または B=120B = 120^\circ
A+B+C=180A+B+C = 180^\circなので、B=60B = 60^\circのときC=1804560=75C = 180^\circ - 45^\circ - 60^\circ = 75^\circ
B=120B = 120^\circのときC=18045120=15C = 180^\circ - 45^\circ - 120^\circ = 15^\circ
C=75C = 75^\circのとき、csinC=asinA\frac{c}{\sin C} = \frac{a}{\sin A}よりsin75=sin(45+30)=sin45cos30+cos45sin30=2232+2212=6+24\sin 75^\circ = \sin(45^\circ+30^\circ) = \sin 45^\circ \cos 30^\circ + \cos 45^\circ \sin 30^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{4}.
31(6+2)/4=4(31)2(3+1)=22(31)3+1=22(31)(31)2=2(323+1)=2(423)=4226\frac{\sqrt{3}-1}{(\sqrt{6}+\sqrt{2})/4} = \frac{4(\sqrt{3}-1)}{\sqrt{2}(\sqrt{3}+1)} = \frac{2\sqrt{2}(\sqrt{3}-1)}{\sqrt{3}+1} = \frac{2\sqrt{2} (\sqrt{3}-1)(\sqrt{3}-1)}{2} = \sqrt{2}(3-2\sqrt{3}+1) = \sqrt{2}(4-2\sqrt{3}) = 4\sqrt{2} - 2\sqrt{6}. asinA=22/2=22\frac{a}{\sin A} = \frac{2}{\sqrt{2}/2} = 2\sqrt{2}. この値と一致しないので、C=75C = 75^\circ は誤り。
C=15C = 15^\circのとき、
csinC=asinA\frac{c}{\sin C} = \frac{a}{\sin A}
31sin15=22\frac{\sqrt{3}-1}{\sin 15^\circ} = 2\sqrt{2}
sin15=3122=624\sin 15^\circ = \frac{\sqrt{3}-1}{2\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{6}-\sqrt{2}}{4}
sin(4530)=sin45cos30cos45sin30=22322212=624\sin(45-30) = \sin 45^\circ \cos 30^\circ - \cos 45^\circ \sin 30^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \frac{\sqrt{3}}{2} - \frac{\sqrt{2}}{2} \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{6}-\sqrt{2}}{4}なので、C=15C=15^\circが正しい。
よってB=120B = 120^\circ
(2)
余弦定理より、
cosA=b2+c2a22bc=22+(6)2(1+3)2226=4+6(1+23+3)46=1042346=62346=3326=363212=624\cos A = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} = \frac{2^2 + (\sqrt{6})^2 - (1+\sqrt{3})^2}{2 \cdot 2 \cdot \sqrt{6}} = \frac{4 + 6 - (1 + 2\sqrt{3} + 3)}{4\sqrt{6}} = \frac{10 - 4 - 2\sqrt{3}}{4\sqrt{6}} = \frac{6 - 2\sqrt{3}}{4\sqrt{6}} = \frac{3 - \sqrt{3}}{2\sqrt{6}} = \frac{3\sqrt{6} - 3\sqrt{2}}{12} = \frac{\sqrt{6}-\sqrt{2}}{4}
A=75A = 75^\circ
余弦定理より、
cosB=a2+c2b22ac=(1+3)2+(6)2222(1+3)6=1+23+3+6426(1+3)=6+2326(1+3)=3+36(1+3)=3(3+1)6(1+3)=36=12=22\cos B = \frac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac} = \frac{(1+\sqrt{3})^2 + (\sqrt{6})^2 - 2^2}{2(1+\sqrt{3})\sqrt{6}} = \frac{1 + 2\sqrt{3} + 3 + 6 - 4}{2\sqrt{6}(1+\sqrt{3})} = \frac{6 + 2\sqrt{3}}{2\sqrt{6}(1+\sqrt{3})} = \frac{3 + \sqrt{3}}{\sqrt{6}(1+\sqrt{3})} = \frac{\sqrt{3}(\sqrt{3}+1)}{\sqrt{6}(1+\sqrt{3})} = \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{6}} = \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2}
B=45B = 45^\circ
C=1807545=60C = 180^\circ - 75^\circ - 45^\circ = 60^\circ

3. 最終的な答え

(1) a=2,B=120,C=15a = 2, B = 120^\circ, C = 15^\circ
(2) A=75,B=45,C=60A = 75^\circ, B = 45^\circ, C = 60^\circ

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