정의 — 뜻, 외우기성질·공식 — 외우기주의 — 틀리기 쉬운 곳예 — 이해만점선 밑줄 다른 개념과 이어진 말 — 오른쪽 카드(휴대폰은 오른쪽 ‹ 탭)에서 청록 앞 개념 · 주황 뒤 개념형광 핵심 용어
1코사인법칙
두 변의 길이와 그 끼인각의 크기를 알면 나머지 한 변의 길이가 하나로 정해져요. 그 길이를 구하는 식이 코사인법칙이에요.
성질코사인법칙
a2=b2+c2−2bccosAb2=c2+a2−2cacosBc2=a2+b2−2abcosC
학생
왜 식 끝에 −2bccosA 가 붙어요? 피타고라스 정리랑 비슷해 보여요.
쌤
맞아요. A=90∘ 이면 cosA=0 이라서 a2=b2+c2, 곧 피타고라스 정리가 돼요. −2bccosA 는 직각에서 벗어난 만큼 고쳐 주는 항이에요.
예응용
b=5, c=3, A=120∘ 이면 a2=52+32−2×5×3×(−21)=25+9+15=49 따라서 a=7
a=3, c=5, B=60∘ 이면 구할 변은 b 이고 끼인각은 B 이에요. b2=c2+a2−2cacosB=25+9−2×5×3×21=19 따라서 b=19
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
b=3, c=5, A=60∘ 일 때 a 의 값은?
cos 의 값이 음수일 때
✗ 틀린 풀이
A=120∘, b=5, c=3 a2=25+9−15=19
왜 틀렸나cos120∘=−21 처럼 cosA 가 음수이면 −2bccosA 는 양수가 된다.
↓
✓ 바른 풀이
a2=25+9−2×5×3×(−21)=25+9+15=49
둔각과 마주 보는 변은 가장 길어야 한다. 검산: a=7 은 b=5, c=3 보다 길다.
+자세히 보기펼치기접기왜 그런지그림예제
삼각형 ABC 에서 A, B, C 는 세 각의 크기이고, a=BC, b=CA, c=AB 는 각각 ∠A, ∠B, ∠C 와 마주 보는 변의 길이예요.
왜 그런가 (좌표로 보기) 꼭짓점 A 를 원점, 꼭짓점 C 를 x 축 위의 점 C(b,0) 으로 놓아요. AB=c 이고 동경 AB 가 나타내는 각이 A 이므로 삼각함수의 정의에서 B(ccosA,csinA) 예요. 두 점 사이의 거리로 a2=BC2 을 쓰고 전개하면 아래와 같아요.
「구하는 변의 제곱 = 나머지 두 변의 제곱의 합 −2×(두 변의 곱)×cos(그 끼인각)」 왼쪽 변과 cos 안의 각은 같은 문자(마주 보는 짝)이다. □2=△2+◯2−2△◯cos(□의대각)
코사인법칙 떠올리기
□ 에 들어갈 것을 종이에 써 보고 「정답 보기」로 확인하세요. 맞혔으면 「더 가리기」로 넘어가요. 마지막 단계는 오른쪽 전체를 가려요.
단계 1 / 3
a2=b2+c2−□bccosA
단계 1 / 2
b2=c2+a2−2□cosB
단계 1 / 2
cosC=2aba2+b2−□
두 변과 끼인각으로 나머지 변 구하기
1
구할 변을 왼쪽에 두고, 그 변과 마주 보는 각이 주어진 끼인각인지 확인해요.
2
두 변과 cos 의 값을 괄호째 넣어요.
cos 의 값이 음수일 때 부호 실수가 가장 많아요.
3
제곱한 값을 구한 뒤, 길이는 양수이므로 양의 제곱근을 택해요.
2세 변의 길이로 각 구하기
코사인법칙을 cosA 에 대하여 풀면 세 변의 길이만으로 각의 코사인값을 구할 수 있어요.
공식코사인법칙의 변형
cosA
=
2bcb2+c2−a2
cosB
=
2cac2+a2−b2
cosC
=
2aba2+b2−c2
분자에서 빼는 것은 구하는 각과 마주 보는 변의 제곱이다.
학생
분자에서 빼는 변은 어떻게 기억해요?
쌤
구하는 각과 마주 보는 변의 제곱을 빼요. cosC 이면 c2 을, cosA 이면 a2 을 빼는 식이에요.
예세 변이 3, 5, 7 인 삼각형의 가장 큰 각
가장 큰 각은 가장 긴 변 7 과 마주 보는 각이에요. 이 각을 C 라 하면 a=3, b=5, c=7 이에요. cosC=2×3×532+52−72=30−15=−21 따라서 C=120∘
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
세 변이 a=7, b=3, c=8 인 삼각형에서 A 의 크기는?
분자에서 빼는 변
✗ 틀린 풀이
a=3, b=5, c=7 cosC=2aca2+c2−b2
왜 틀렸나cosC 의 분자에서는 각 C 의 대변 c 의 제곱을 빼야 한다.
↓
✓ 바른 풀이
cosC=2aba2+b2−c2
cosC 를 구할 때 분자에서 빼는 것은 C 의 대변 c 의 제곱이고, 분모는 나머지 두 변의 곱의 2 배예요.
+자세히 보기펼치기접기예제
왜 그런가
a2=b2+c2−2bccosA
↳◀코사인법칙
2bccosA=b2+c2−a2
↳◀2bccosA 와 a2 을 이항해요
cosA=2bcb2+c2−a2
↳◀양변을 2bc 로 나눠요
3삼각형의 모양 판정
성질가장 긴 변으로 각 판정
a 가 가장 긴 변일 때 cosA=2bcb2+c2−a2 의 분모는 양수이므로 부호는 분자가 정한다. a2<b2+c2 이면 cosA>0 이므로 A 는 예각이고, 삼각형은 예각삼각형이다. a2=b2+c2 이면 A=90∘ 이고, 삼각형은 직각삼각형이다. a2>b2+c2 이면 cosA<0 이므로 A 는 둔각이고, 삼각형은 둔각삼각형이다.
학생
왜 가장 긴 변 하나만 확인하면 돼요?
쌤
가장 긴 변과 마주 보는 각이 가장 큰 각이에요. 한 삼각형에 둔각이나 직각은 많아야 하나이고, 있다면 그 가장 큰 각이기 때문이에요.
변 b, c 의 끼인각은 A 이고, B 는 변 c, a 의 끼인각이다. A 가 없으면 먼저 사인법칙이나 코사인법칙으로 다른 변이나 각을 구한다.
성질헤론의 공식 (참고)
세 변 a, b, c 만 알 때 s=2a+b+c 로 놓으면 S=s(s−a)(s−b)(s−c) 이 공식은 cosA 를 코사인법칙으로 구하고, sinA=1−cos2A 를 21bcsinA 에 넣어 정리한 것이다. s 는 둘레의 길이의 절반이다.
s 는 둘레의 절반
✗ 틀린 풀이
s=5+6+7=18 S=18×13×12×11
왜 틀렸나헤론의 공식에서 s 는 세 변의 길이의 합의 절반이므로 2 로 나누어야 한다.
↓
✓ 바른 풀이
s=25+6+7=9 S=9×4×3×2=66
검산: 헤론의 공식에서 s−a, s−b, s−c 는 모두 양수이고, 그 합은 s 와 같아요.
+자세히 보기펼치기접기예제
세 변이 5, 6, 7 인 삼각형
s=25+6+7=9
↳◀둘레의 절반
S=9×4×3×2=216=66
↳◀헤론의 공식
cosA=2×6×736+49−25=75
↳◀확인: a=5 의 대각
sinA=1−4925=726
↳◀sin2A+cos2A=1
S=21×6×7×726=66
↳◀같은 값이에요
66=9r,r=326
↳◀내접원: S=21r(a+b+c)
5사각형의 넓이
사각형은 대각선 하나로 두 삼각형으로 나누어 각각의 넓이를 더해요. 특별한 사각형은 다음 공식으로 바로 구해요.
공식사각형의 넓이 공식
평행사변형
S=absinθ
이웃하는 두 변의 길이 a, b, 그 끼인각 θ 대각선으로 나눈 합동인 두 삼각형의 넓이 21absinθ 의 2 배이다.
두 대각선
S=21pqsinθ
두 대각선의 길이 p, q, 두 대각선이 이루는 각 θ 볼록사각형이면 모양에 관계없이 성립한다.
학생
평행사변형과 두 대각선 공식은 왜 21 이 붙고 안 붙고가 달라요?
쌤
평행사변형은 대각선으로 나눈 똑같은 삼각형 두 개라서 21absinθ 의 2 배, 곧 absinθ 예요. 두 대각선 공식은 네 삼각형을 더한 결과가 21pqsinθ 로 정리된 거예요.
예사각형의 넓이
이웃하는 두 변의 길이가 4, 6 이고 끼인각이 60∘ 인 평행사변형은 S=4×6×sin60∘=123
두 대각선의 길이가 6, 8 이고 두 대각선이 이루는 각이 45∘ 인 사각형은 S=21×6×8×sin45∘=122
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
두 대각선의 길이가 4, 10 이고 두 대각선이 이루는 각이 30∘ 인 사각형의 넓이는?
평행사변형에는 21 이 없다
✗ 틀린 풀이
평행사변형 a=4, b=6, θ=60∘ S=21×4×6×sin60∘=63
왜 틀렸나평행사변형은 합동인 삼각형 두 개이므로 넓이는 absinθ 로 21 이 없다.
↓
✓ 바른 풀이
S=4×6×sin60∘=123
평행사변형은 삼각형 두 개이므로 21 이 없어져요. 21 이 붙는 것은 두 대각선 공식이에요.
+자세히 보기펼치기접기왜 그런지그림예제
두 대각선 공식의 이유 두 대각선의 교점에서 네 꼭짓점까지의 길이를 차례로 p1, q1, p2, q2 (p1+p2=p, q1+q2=q) 라 해요. 네 삼각형의 끼인각은 θ 또는 180∘−θ 이고, sin(180∘−θ)=sinθ 이므로 네 넓이를 모두 sinθ 로 써요.