正弦定理是三角学中的一个基本定理,它表明在任意一个平面三角形中,各边和它所对角的正弦值的比相等且等于外接圆的直径。下面介绍几种常见的正弦定理证明方法:
利用三角形的高来证明
在锐角三角形ABC中,设BC=a, AC=b, AB=c,从角C向c边做垂线,垂足为D。则有$CD=a\sin B = b\sin A$。由此可得$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}$。
利用三角形的外接圆来证明
在锐角三角形ABC中,作ABC的外接圆O,作直径BD交⊙O于D,连接DA。因为直径所对的圆周角是直角,所以∠DAB=90°。因为同弧所对的圆周角相等,所以∠D等于∠C。于是有$\frac{c}{\sin C} = \frac{BD}{2R} = \frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B}$。
利用向量的方法证明
记向量i垂直于AC于C,ABC三边AB, BC, CA为向量a, b, c。因为i与a, b, c都垂直,所以i·a = i·b = i·c = 0。由向量的加法原则可得a·cos(180°-(C-90°)) + b·cos(180°-(B-90°)) + c·cos(180°-(A-90°)) = -asinC + bsinA + csinB = 0。整理可得$\frac{a}{\sin A} = \frac{c}{\sin C} = \frac{b}{\sin B}$。
利用三角形面积公式来证明
在三角形ABC中,设BC=a, AC=b, AB=c。作CD⊥AB垂足为点D,作BE⊥AC垂足为点E,则CD=a·sinB, BE=c·sinA。由三角形面积公式得:AB·CD = AC·BE,即c·a·sinB = b·c·sinA。整理可得$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}$。
这些方法都可以用来证明正弦定理,选择哪种方法可以根据具体情况和个人习惯。在实际应用中,外接圆法和向量法是比较常用和直观的证明方法。