余弦定律(独立于勾股定理)

余弦定律(也称为余弦规则或余弦定律)可以被证明是勾股定理这是一个概括。欧几里德证明了他的变体余弦定律在两个命题中:谁证明了迟钝情况为二、 12个钝角和二、 13个对于急性病。他使用了勾股定理在这两种情况下。为此,我表示有兴趣证明余弦定律是否独立于后者。

我的询问被拒绝了,因为这两个定理——毕达哥拉斯定理和余弦定律——要么都成立(在欧几里德几何中),要么都不成立(在球面或双曲线几何中)。然而,约翰·莫洛卡赫(John Molokach)提出了余弦定律的证明(见下文),该证明似乎并不依赖于毕达哥拉斯定理。这怎么解释?

这里没有悖论。这两种说法——勾股定理和余弦定律——实际上是等价的。在任何给定的几何体中,它们要么都为真,要么都为假。然而,两者都可能(相当独立)来自另一个——也许但不一定是更基本的——命题。

定理

对于边为$a$、$b$和$c$且角度为$\gamma$与边为$c$相对的三角形

$c^{2}=a^{2{+b^{2neneneep-2ab\cdot\cos\gamma$

证明
约翰·莫洛卡赫
2011年3月2日

在任何边为$a、$$b、$$c$和对角为$\alpha、$$\beta、$$\ gamma、$的三角形中,我们有三个恒等式:

$\开始{align}a&=b\cdot\cos\gamma+c\cdot\ cos\beta\\b&=c\cdot\cos\alpha+a\cdot\ cos\gamma\\c&=a\cdot\cos\beta+b\cdot\ cos\alpha。\结束{对齐}$

这些恒等式是通过绘制高度(一次一个),并在获得的两个直角三角形中应用余弦的定义来获得的。对于每一方,欧几里德都会考虑两种情况,就像他在第II.12和II.13节中所做的那样。通过将余弦函数从锐角的原始定义扩展,我们可以将锐角和钝角合并为一个恒等式。

让我们将第一个等式乘以$a,第二个等式除以$b,$,第三个等式再乘以$c,$,然后从第三个中减去前两个:

$c^{2}-a^{2{-b^{2neneneep=-2ab\cdot\cos\gamma$

这就是余弦定律。

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