Чтобы решить задачу, воспользуемся теоремой косинусов, которая связывает стороны треугольника с углами между ними. Пусть ( a = 3 ) см, ( b = 7 ) см, а ( \theta = 60^\circ ) — угол противолежащий стороне ( b ). Нам нужно найти третью сторону ( c ) и доказать, что угол противолежащий этой стороне тупой.
а) Найдем третью сторону треугольника ( c ).
Теорема косинусов гласит:
[ c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cos(\theta) ]
Подставим известные значения:
[ c^2 = 3^2 + 7^2 - 2 \cdot 3 \cdot 7 \cdot \cos(60^\circ) ]
Так как (\cos(60^\circ) = \frac{1}{2}):
[ c^2 = 9 + 49 - 2 \cdot 3 \cdot 7 \cdot \frac{1}{2} ]
[ c^2 = 9 + 49 - 21 ]
[ c^2 = 37 ]
Следовательно:
[ c = \sqrt{37} \approx 6.08 \, \text{см} ]
б) Докажем, что угол противолежащий третьей стороне тупой.
Обозначим углы треугольника: ( \alpha ) — угол противолежащий стороне ( a ) (3 см), ( \beta ) — угол противолежащий стороне ( b ) (7 см), ( \gamma ) — угол противолежащий стороне ( c ) ((\sqrt{37}) см).
Мы знаем, что ( \beta = 60^\circ ). Используем теорему косинусов для нахождения угла (\alpha):
Теорема косинусов в другой форме:
[ a^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cos(\alpha) ]
Подставим известные значения:
[ 3^2 = 7^2 + (\sqrt{37})^2 - 2 \cdot 7 \cdot \sqrt{37} \cdot \cos(\alpha) ]
[ 9 = 49 + 37 - 14 \sqrt{37} \cos(\alpha) ]
[ 9 = 86 - 14 \sqrt{37} \cos(\alpha) ]
[ -77 = -14 \sqrt{37} \cos(\alpha) ]
[ \cos(\alpha) = \frac{77}{14 \sqrt{37}} ]
[ \cos(\alpha) = \frac{77}{14 \cdot \sqrt{37}} = \frac{77}{14 \cdot 6.08} \approx 0.9 ]
Так как ( \cos(90^\circ) = 0 ) и ( \cos(120^\circ) = -\frac{1}{2} ), угол (\alpha) меньше (90^\circ).
Теперь найдем угол (\gamma):
[ \gamma = 180^\circ - \alpha - \beta ]
Так как угол ( \alpha ) меньше (90^\circ) и ( \beta = 60^\circ ):
[ \gamma = 180^\circ - \alpha - 60^\circ ]
Поскольку (\alpha) меньше (90^\circ), то (\gamma) будет больше (90^\circ):
[ \gamma = 180^\circ - 60^\circ - \alpha ]
[ \gamma = 120^\circ - \alpha ]
Так как (\alpha) меньше (90^\circ), (\gamma) больше (90^\circ), следовательно, угол (\gamma) тупой.
Таким образом, мы нашли третью сторону треугольника и доказали, что угол противолежащий этой стороне тупой.