【数学Ⅰ】三角比03:三角比による計測

数学準備室
さん
さん

今日の板書はこれ!

仰角

水平線を基準にして上を見上げるときの角度のこと。

俯角

水平線を基準にして下を見下ろすときの角度のこと。

\(\color{red}{\sin{\theta}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{hotpink}{r}}\) より \(\color{lime}{y}=\color{hotpink}{r}\color{red}{\sin{\theta}}\)

\(\color{red}{\cos{\theta}}=\frac{\color{deepskyblue}{x}}{\color{hotpink}{r}}\) より \(\color{deepskyblue}{x}=\color{hotpink}{r}\color{red}{\cos{\theta}}\)

\(\color{red}{\tan{\theta}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{deepskyblue}{x}}\) より \(\color{lime}{y}=\color{deepskyblue}{x}\color{red}{\tan{\theta}}\)

生徒
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三角比による計測

さん
さん

今回は文章問題にチャレンジしていこう!

例題

木の根元から水平に10m離れた地点に立って木の先端を見上げると、水平面となす角が21°であった。目の高さを1.6mとして、木の高さを求めよ。ただし、小数第2位を四捨五入せよ。

簡単な図を書くとこんな感じです。

上図のようにA, B, C, D, E を定める。

仰角と俯角

今回の例題のように、上を見上げたときの角度」を「仰角と言います。

また、下を見下げたときの角度」を「俯角と言います。

仰角

水平線を基準にして上を見上げるときの角度のこと。

俯角

水平線を基準にして下を見下ろすときの角度のこと。

例題にチャレンジ

三角比を用いて、例題を解いていきます。

\(\sin{\theta}\)

\(\color{red}{\sin{\theta}}=\frac{\color{lime}{対辺}}{\color{hotpink}{斜辺}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{hotpink}{r}}\)

\(\cos{\theta}\)

\(\color{red}{\cos{\theta}}=\frac{\color{deepskyblue}{底辺}}{\color{hotpink}{斜辺}}=\frac{\color{deepskyblue}{x}}{\color{hotpink}{r}}\)

\(\tan{\theta}\)

\(\color{red}{\tan{\theta}}=\frac{\color{lime}{対辺}}{\color{deepskyblue}{底辺}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{deepskyblue}{x}}\)

生徒
生徒

もう流石に覚えたかな!

これらの式は、「三角比」と「2辺」の式です。

「三角比」「2辺」から求めることができました。

この定義の式を変形させることで、「1辺」「三角比」から「他の1辺」を求めることができるんです。

さん
さん

三角比の式を変形させてみよう!

\(\color{red}{\sin{\theta}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{hotpink}{r}}\) より \(\color{lime}{y}=\color{hotpink}{r}\color{red}{\sin{\theta}}\)

直角三角形の「斜辺」と「\(\sin{\theta}\)」から「高さ」

\(\color{red}{\cos{\theta}}=\frac{\color{deepskyblue}{x}}{\color{hotpink}{r}}\) より \(\color{deepskyblue}{x}=\color{hotpink}{r}\color{red}{\cos{\theta}}\)

直角三角形の「斜辺」と「\(\cos{\theta}\)」から「底辺」

\(\color{red}{\tan{\theta}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{deepskyblue}{x}}\) より \(\color{lime}{y}=\color{deepskyblue}{x}\color{red}{\tan{\theta}}\)

直角三角形の「底辺」と「\(\tan{\theta}\)」から「高さ」を求めることができます。

もう1度例題を見てみましょう。

例題

木の根元から水平に10m離れた地点に立って木の先端を見上げると、水平面となす角が21°であった。目の高さを1.6mとして、木の高さを求めよ。ただし、小数第2位を四捨五入せよ。

木の高さBDは、BC+1.6ですから、BCが分かれば、木の高さを求められます。

ここで、水色の直角三角形に注目します。

BCは、この直角三角形の「高さ」のことです。

また、底辺AC10m であり三角比三角比の表 から求めることができるので、

\(\color{lime}{y}=\color{deepskyblue}{x}\color{red}{\tan{\theta}}\) を使えば、BCを求められますね。

\(BC=AC\tan{21°}=10×0.3839=3.839\)

木の高さBDは、BC+1.6でした。

\(BD=BC+CD=3.839+1.6=5.439≒5.4\)

まとめ:三角比による計測

さん
さん

さて、今回のまとめだよ!

三角比の定義から、「辺の長さ」を求めることができるよ!

仰角

水平線を基準にして上を見上げるときの角度のこと。

俯角

水平線を基準にして下を見下ろすときの角度のこと。

\(\color{red}{\sin{\theta}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{hotpink}{r}}\) より \(\color{lime}{y}=\color{hotpink}{r}\color{red}{\sin{\theta}}\)

\(\color{red}{\cos{\theta}}=\frac{\color{deepskyblue}{x}}{\color{hotpink}{r}}\) より \(\color{deepskyblue}{x}=\color{hotpink}{r}\color{red}{\cos{\theta}}\)

\(\color{red}{\tan{\theta}}=\frac{\color{lime}{y}}{\color{deepskyblue}{x}}\) より \(\color{lime}{y}=\color{deepskyblue}{x}\color{red}{\cos{\theta}}\)

生徒
生徒

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