1
الف در مثلث AC=6 ، AB=10 ، ABC و A=60° ، الف) طول BC را به دست آورید.
ب مساحت مثلث را تعیین کنید.
پ مقدار sinB را پیدا کنید.
الف

\(\begin{array}{l}B{C^2} = A{C^2} + A{B^2} - 2AC\,.AB.\cos A\\\\B{C^2} = 36 + 100 - 2 \times 6 \times 10 \times \frac{1}{2} = 76\\\\ \Rightarrow BC = 2\sqrt {19} \end{array}\)
ب
\(S = \frac{1}{2}.AC.AB.\sin A = \frac{1}{2} \times 6 \times 10 \times \frac{{\sqrt 3 }}{2} = 15\sqrt 3 \)
پ
\(\begin{array}{l}\frac{{\sin B}}{b} = \frac{{\sin A}}{a} \Rightarrow \frac{{\sin B}}{6} = \frac{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}}}{{2\sqrt {19} }}\\\\ \Rightarrow \sin B = \frac{3}{2}\sqrt {\frac{3}{{19}}} \Rightarrow \sin B = \frac{{3\sqrt {57} }}{{38}}\end{array}\)
2 دو زمین کوچک به شکل مثلث با یک دیوار به طول 13 متر مطابق شکل از هم جدا شده اند. ابعاد زمین ها هم در شکل مشخص شده اند. اگر با برداشتن دیوار، دو زمین به یک زمین تبدیل شود، مساحت آن چقدر می شود؟
نشان دهید دیوار مشترک با اضلاع 4 متری و 11 متری زاویه های برابر می سازد. (\(α=β\))


\(\begin{array}{l}{S_{ABCD}} = {S_{ABD}} + {S_{BCD}}\\\\{P_{ABD}} = \frac{{4 + 13 + 15}}{2} = 16\\\\{P_{BCD}} = \frac{{11 + 13 + 20}}{2} = 22\\\\{S_{ABD}} = \sqrt {16 \times 12 \times 3 \times 1} = 24\\\\{S_{BCD}} = \sqrt {22 \times 11 \times 9 \times 2} = 66\\\\{S_{ABCD}} = 24 + 66 = 90\end{array}\)
\(\begin{array}{l}\left. \begin{array}{l}{S_{ABD}} = \frac{1}{2}AB.BD.\sin \alpha \\{S_{BCD}} = \frac{1}{2}BC.BD.\sin \beta \end{array} \right\} \Rightarrow \\\\\left. \begin{array}{l}24 = \frac{1}{2} \times 4 \times 13 \times \sin \alpha \\66 = \frac{1}{2} \times 11 \times 13 \times \sin \beta \end{array} \right\} \Rightarrow \\\\\left. \begin{array}{l}\sin \alpha = \frac{{12}}{{13}}\\\sin \beta = \frac{{12}}{{13}}\end{array} \right\} \Rightarrow \sin \alpha = \sin \beta \end{array}\)
3 دستور محاسبه مساحت مثلث متساویالاضلاع به ضلع a را به کمک دستور هرون به دست آورید.

\(\begin{array}{l}AB = AC = BC = a \Rightarrow {P_{ABC}} = \frac{{3a}}{2}\\\\{S_{ABC}} = \sqrt {\frac{{3a}}{2}{{(\frac{{3a}}{2} - a)}^3}} \\\\ = \sqrt {\frac{{3a}}{2}{{(\frac{a}{2})}^3}} = \sqrt {\frac{{3{a^4}}}{{16}}} = \frac{{\sqrt 3 }}{4}{a^2}\end{array}\)
4 در شکل مقابل، اولاً طول BC را به دست آورید. ثانیاً مساحت چهارضلعی DECB را بیابید.

با توجه به اینکه مثلث ADE متساوی الساقین است، پس \(D\hat AE = {60^ \circ }\) در نتیجه:
\(\begin{array}{l}B{C^2} = A{C^2} + A{B^2} - 2AC.AB.\cos A\\\\B{C^2} = 36 + 64 - 2 \times 6 \times 8 \times \frac{1}{2} = 52\\\\ \Rightarrow BC = 2\sqrt {13} \\\\{S_{BCED}} = {S_{ABC}} - {S_{ADE}}\\\\{S_{ABC}} = \frac{1}{2}AB.AC.\sin A = \frac{1}{2} \times 8 \times 6 \times \frac{{\sqrt 3 }}{2}\\ = 12\sqrt 3 \\\\{S_{ADE}} = \frac{{\sqrt 3 }}{4}{a^2} = \frac{{\sqrt 3 }}{4} \times {1^2} = \frac{{\sqrt 3 }}{4}\\\\{S_{BCED}} = 12\sqrt 3 - \frac{{\sqrt 3 }}{4} = \frac{{47\sqrt 3 }}{4}\end{array}\)
5 در شکل صفحه بعد AD نیمساز زاویه A است.
با پر کردن جاهای خالی، دستوری دیگر برای محاسبه طول نیمساز زاویه A به دست آورید.

\(\begin{array}{l}{S_{ABC}} = {S_{ABD}} + {S_{ACD}}\; \Rightarrow \\\\\frac{1}{2}AB\;.\;AC\;.\;\sin A = \frac{1}{2}\;....\; \times \;....\; \times \sin \frac{A}{2} + \frac{1}{2}\;....\; \times \;....\; \times \sin \frac{A}{2}\\\\ \Rightarrow \;\;AB\;.\;AC\;.\;\sin A = AD\;.\;\sin \frac{A}{2}\left( {....\; + \;....} \right)\\\\ \Rightarrow \;AD = \frac{{AB\;.\;AC\;.\;\sin A}}{{\left( {....\; + \;....} \right)\sin \frac{A}{2}}} = \frac{{2AB\;.\;AC\;.\;\sin \frac{A}{2}\cos \frac{A}{2}}}{{\left( {....\; + \;....} \right)\sin \frac{A}{2}}}\end{array}\)
\({d_a} = \frac{{2bc\;.\;\cos \frac{A}{2}}}{{b + c}}\) (نیمساز رأس A) \( \Rightarrow \;AD = ....\;\; \Rightarrow \)
\(\begin{array}{l}{S_{ABC}} = {S_{ABD}} + {S_{ACD}}\; \Rightarrow \\\\\frac{1}{2}AB\;.\;AC\;.\;\sin A = \frac{1}{2}AB\; \times AD\; \times \sin \frac{A}{2} + \frac{1}{2}AC \times AD\; \times \sin \frac{A}{2}\\\\ \Rightarrow \;\;AB\;.\;AC\;.\;\sin A = AD\;.\;\sin \frac{A}{2}\left( {AB + AC} \right)\\\\ \Rightarrow \;AD = \frac{{AB\;.\;AC\;.\;\sin A}}{{\left( {AB + AC} \right)\sin \frac{A}{2}}} = \frac{{2AB\;.\;AC\;.\;\sin \frac{A}{2}\cos \frac{A}{2}}}{{\left( {AB + AC} \right)\sin \frac{A}{2}}}\end{array}\)
\({d_a} = \frac{{2bc\;.\;\cos \frac{A}{2}}}{{b + c}}\) (نیمساز رأس A) \( \Rightarrow \;AD = {d_a}\;\; \Rightarrow \)
6 در مثلث ABC به اضلاع 5 و 6 و 7 سانتیمتر، نقطه ای که از اضلاع به طول های 5 و 6، به فاصله 2 و 3 سانتیمتر است از ضلع بزرگتر چه فاصله ای دارد؟
راهنمایی: از مساحت مثلث استفاده کنید.

\(\begin{array}{l}{S_{ABC}} = {S_{OAB}} + {S_{OAC}} + {S_{OBC}}\\\\{P_{ABC}} = \frac{{5 + 6 + 7}}{2} = 9\\\\{S_{ABC}} = \sqrt {9 \times 2 \times 3 \times 4} = 6\sqrt 6 \\\\{S_{OAB}} = \frac{1}{2} \times 6 \times 3 = 9\\\\{S_{OAC}} = \frac{1}{2} \times 5 \times 2 = 5\\\\{S_{OBC}} = \frac{1}{2} \times 7 \times x = \frac{7}{2}x\\\\6\sqrt 6 = 9 + 5 + \frac{7}{2}x\\\\ \Rightarrow x = \frac{2}{7}(6\sqrt 6 - 14) \simeq 0/2\end{array}\)
7 در شکل، اولاً اندازه زاویه A را به دست آورید. ثانیاً مساحت چهارضلعی ABCD را بیابید.
راهنمایی: B را به D وصل کنید.


مثلث BCD متساوی الساقین است و با توجه به اندازه زاویه C ، دو زاویه دیگر هر کدام 30 درجه خواهد بود. در مثلث قائم الزاویه CHD \(\widehat {CDH} = {30^ \circ }\)، در نتیجه: \(CH = \frac{7}{2}\)
\(\begin{array}{l}\left. \begin{array}{l}{S_{BCD}} = \frac{1}{2} \times \frac{7}{2} \times BD = \frac{7}{4}BD\\{S_{BCD}} = \frac{1}{2} \times 7 \times 7 \times \sin {120^ \circ } = \frac{{49\sqrt 3 }}{4}\end{array} \right\}\\\\ \Rightarrow \frac{7}{4}BD = \frac{{49\sqrt 3 }}{4} \Rightarrow BD = 7\sqrt 3 \\\\{P_{ABD}} = \frac{{11 + 13 + 7\sqrt 3 }}{2} = 12 + \frac{{7\sqrt 3 }}{2}\\\\{S_{ABD}} = \sqrt {(12 + \frac{{7\sqrt 3 }}{2})(12 + \frac{{7\sqrt 3 }}{2} - 7\sqrt 3 )(12 + \frac{{7\sqrt 3 }}{2} - 11)(12 + \frac{{7\sqrt 3 }}{2} - 13)} \\\\{S_{ABD}} = \sqrt {(12 + \frac{{7\sqrt 3 }}{2})(12 - \frac{{7\sqrt 3 }}{2})(\frac{{7\sqrt 3 }}{2} + 1)(\frac{{7\sqrt 3 }}{2} - 1)} \\\\{S_{ABD}} = \sqrt {(144 - \frac{{174}}{4})(\frac{{147}}{4} - 1)} = \frac{{143}}{4}\sqrt 3 \quad \left( 1 \right)\\\\{S_{ABD}} = \frac{1}{2} \times 11 \times 13 \times \sin A = \frac{{143}}{2}\sin A\quad \left( 2 \right)\\\\\mathop \Rightarrow \limits^{\left( 1 \right)\;,\;\left( 2 \right)} \;\;\frac{{143}}{2}\sin A = \frac{{143}}{4}\sqrt 3 \Rightarrow \sin A = \frac{{\sqrt 3 }}{2} \Rightarrow \widehat A = {60^ \circ }\\\\{S_{ABCD}} = {S_{ABD}} - {S_{BCD}} = \frac{{143}}{4}\sqrt 3 - \frac{{49}}{4}\sqrt 3 = \frac{{47}}{2}\sqrt 3 \\\end{array}\)
8 ثابت کنید مساحت هر متوازی الاضلاع برابر است با حاصلضرب دو ضلع مجاور در سینوس زاویه بین آن دو ضلع.

با توجه به خواص متوازی الاضلاع داریم :
\(\begin{array}{l}{S_{ABCD}} = 2\,{S_{ABC}} = 2 \times \frac{1}{2} \times a \times b \times \sin \alpha \\\\ \Rightarrow {S_{ABCD}} = a.b\sin \alpha \end{array}\)
9 به کمک قضیه کسینوس ها ثابت کنید در مثلث ABC :
الف \(A > {90^\circ }\) اگر و تنها اگر a2>b2+c2
ب \(A < {90^\circ }\) اگر و تنها اگر a2<b2+c2
پ \(A = {90^\circ }\) اگر و تنها اگر a2=b2+c2
الف
\(\begin{array}{l}\widehat A > {90^ \circ } \Leftrightarrow \cos A < 0\;\;\mathop \Leftrightarrow \limits_{ \div bc}^{ \times bc} \;bc.\cos A < 0\\\\ \Leftrightarrow - bc.\cos A > 0\;\;\mathop \Leftrightarrow \limits_{ - \left( {{b^2} + {c^2}} \right)}^{ + \left( {{b^2} + {c^2}} \right)} \\\\{b^2} + {c^2} - bc.\cos A > {b^2} + {c^2}\\\\ \Leftrightarrow {a^2} > {b^2} + {c^2}\end{array}\)
ب
\(\begin{array}{l}\widehat A < {90^ \circ } \Leftrightarrow \cos A > 0\;\mathop \Leftrightarrow \limits_{ \div bc}^{ \times bc} bc.\cos A > 0\\\\ \Leftrightarrow - bc.\cos A < 0\;\;\mathop \Leftrightarrow \limits_{ - \left( {{b^2} + {c^2}} \right)}^{ + \left( {{b^2} + {c^2}} \right)} \\\\{b^2} + {c^2} - bc.\cos A < {b^2} + {c^2}\\\\ \Leftrightarrow {a^2} < {b^2} + {c^2}\end{array}\)
پ
\(\begin{array}{l}\widehat A = {90^ \circ } \Leftrightarrow \cos A = 0\;\;\mathop \Leftrightarrow \limits_{ \div bc}^{ \times bc} \;bc.\cos A = 0\\\\ \Leftrightarrow - bc.\cos A = 0\;\;\mathop \Leftrightarrow \limits_{ - \left( {{b^2} + {c^2}} \right)}^{ + \left( {{b^2} + {c^2}} \right)} \\\\{b^2} + {c^2} - bc.\cos A = {b^2} + {c^2}\\\\ \Leftrightarrow {a^2} = {b^2} + {c^2}\end{array}\)
10 به کمک نتیجه تمرین 9، حاده (تند)، قائمه یا منفرجه (باز) بودن زاویه A را در هر یک از مثلث های زیر تعیین کنید:
الف BC = 9 ، AC = 6 ، AB = 10
ب BC = 9 ، AC = 4 ، AB = 8
پ BC = 17 ، AC = 15 ، AB = 8
الف
\(\begin{array}{l}a = 9\quad ,\quad b = 6\quad ,\quad c = 10\\\\{a^2} = 81\quad ,\quad {b^2} + {c^2} = 136\\\\ \Rightarrow {a^2} < {b^2} + {c^2} \Rightarrow \widehat A < {90^ \circ }\end{array}\)
ب
\(\begin{array}{l}a = 9\quad ,\quad b = 4\quad ,\quad c = 8\\\\{a^2} = 81\quad ,\quad {b^2} + {c^2} = 80\\\\ \Rightarrow {a^2} > {b^2} + {c^2} \Rightarrow \widehat A > {90^ \circ }\end{array}\)
پ
\(\begin{array}{l}a = 17\quad ,\quad b = 15\quad ,\quad c = 8\\\\{a^2} = 289\quad ,\quad {b^2} + {c^2} = 289\\\\ \Rightarrow {a^2} = {b^2} + {c^2} \Rightarrow \widehat A = {90^ \circ }\end{array}\)