正弦定理

正弦定理:asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}=2R,建立三角形三边与对角正弦、外接圆半径的关系;用于知两角一边、两边一对角解三角形。

适用前提与边界条件

  1. 在任意三角形(含钝角三角形)中成立;钝角的正弦取其补角的正弦,仍为正
  2. RR 表示三角形外接圆半径,2R2R 是比值不是直径以外的量
  3. 「两边及其中一边对角」可能有两解、一解或无解,需用大边对大角检验

定义

在任意 中,设角 的对边分别为 ,外接圆半径为 ,则

由此得到常用推论:

以及面积公式 。

推导

设 为外接圆圆心。作直径 ,连接 ,则 (直径所对圆周角为直角),且 与 同对弧 ,故 ( 为钝角时用其补角,正弦值相同)。

在直角三角形 中,斜边 ,对边 ,由锐角三角函数:

同理 ,,写成连比即正弦定理。

典例精析

例 1:在 中,,,,求 。

由正弦定理:

例 2:在 中,,,,求 。

由 ,得 或 。检验: 应有 ,两解都满足;再由三角形内角和分别得 或 ,本题有两解。

对比

已知条件首选工具解的个数
两角+一边(ASA/AAS)正弦定理唯一解
两边+夹角(SAS)余弦定理唯一解
三边(SSS)余弦定理唯一解
两边+一边对角(SSA)正弦定理+检验零解、一解或两解

正例与反例

✅ 正例

  • 在 △ABC\triangle ABC 中,A=30°A=30°,B=45°B=45°,a=2a=2,则 b=2sin⁡45°sin⁡30°=22b=\frac{2\sin45°}{\sin30°}=2\sqrt2
  • 外接圆半径 R=3R=3,A=60°A=60°,则对边 a=2Rsin⁡A=33a=2R\sin A=3\sqrt3

❌ 反例

  • 已知 a=3a=3,b=5b=5,A=30°A=30°,由 sin⁡B=56\sin B=\frac56 只得 B≈56.4°B\approx56.4° 漏掉 B≈123.6°B\approx123.6°,要按大边对大角保留钝角解

高频误解与考试易错

  • 求出 sin⁡B\sin B 后只写锐角解,漏掉钝角解;要用 bb 与 aa 的大小关系决定取舍
  • 把比值写成等于 RR(正确为 2R2R)
  • 已知两边及夹角时误用正弦定理硬算,应先用余弦定理求第三边
  • 钝角三角形中把钝角的正弦按负值计算

常见问题

正弦定理适合解决哪两类问题?
一是已知两角与任一边,三角形被唯一确定;二是已知两边与其中一边的对角,此时可能零解、一解或两解。
为什么比值恰好是 2R2R?
作外接圆直径构造直角三角形:直径所对圆周角为直角,a=2Rsin⁡Aa=2R\sin A 是该直角三角形的边角关系,三边同理。
SSA 什么时候有两解?
已知 a,b,Aa,b,A(AA 为锐角)且 bsin⁡A<a<bb\sin A<a<b 时有两解;a=bsin⁡Aa=b\sin A 时一解(直角);a>ba>b 时一解;a<bsin⁡Aa<b\sin A 时无解。

依据与出处

  • 人教 A 版(2019 审定)必修第二册 第六章《平面向量及其应用》§6.4 平面向量的应用(解三角形)