比值只由角决定
讲解
上一节说「比值只跟角有关」,这句话不是随手一说,它是整个三角函数能成立的前提。如果同一个角在不同大小的三角形里算出不同的 sin 值,那 sin35° 这个写法就毫无意义——就像「1 米」在不同尺子上长度不同一样荒谬。
把「斜边 c」这个滑块从 4 一直拖到 11:三角形整体放大了近三倍,三条边都跟着变,可 sin35° 一直停在 0.574,cos35° 一直停在 0.819。屏幕上唯一会变的只有边长数字,比值一动不动。
为什么?因为两个直角三角形只要有一个锐角相等,另一个锐角也相等(互余),三个角全相等,于是相似。相似三角形的对应边成比例:a/c 和 a'/c' 都等于同一个比例系数下的商,约掉之后就相等了。
- 判定相似:∠A = ∠A',∠C = ∠C' = 90° → Rt△ABC ∽ Rt△A'B'C'
- 由此 a/a' = b/b' = c/c',所以 a/c = a'/c'(sinA 唯一)
- 实用推论一:知道一个锐角的 sin 值,就能按比例画出这个角——这正是量角器和计算器的原理
- 实用推论二:题目里出现两个直角三角形共用一个角,可以直接用同一个三角函数值列方程,不必求出角是多少度
这条性质还解释了一件事:三角函数表为什么能印在纸上。全世界所有 35° 的直角三角形,sin 值都是 0.5736…,与三角形在哪里、画多大毫无关系。
现实里能做什么
把山坡照片放大,坡度会变陡吗
拍一张山坡的照片,放大十倍,山坡看起来更陡了吗?没有。放大只改变画面的尺寸,角一点没变,高与宽的比值也没变。这就是相似:照片缩放是相似变换,而所有三角函数值都是相似变换下的不变量。相比之下,周长会放大十倍、面积会放大一百倍——所以描述「形状」时,比值比绝对长度可靠得多。
知识要点
- 一个锐角相等 → 两个直角三角形相似(AA 判定)
- 相似 → 对应边成比例 → 三组比值分别相等
- 所以 sin35° 是个固定的数,不随三角形大小变化
- 反过来也成立:比值相等可以推出角相等,这是证相似的常用手段
典型例题(点击展开题解)
例 1两个直角三角形都含 35° 的锐角,第一个斜边长 5,第二个斜边长 10。它…
两个直角三角形都含 35° 的锐角,第一个斜边长 5,第二个斜边长 10。它们的 sin35°、cos35°、tan35° 相等吗?为什么?
- 两个三角形都有一个 35° 的锐角,又都有一个直角,三个角对应相等:Rt△ABC ∽ Rt△A'B'C'
- 相似三角形的对应边成比例,比例系数为 10/5 = 2:a' = 2a,b' = 2b,c' = 2c
- 比较正弦值:a'/c' = 2a/2c = a/c
- 余弦、正切同理,比例系数在约分时被消掉了。cos、tan 同样相等
完全相等。三角函数值是相似变换下的不变量——只由角的大小决定,与三角形的大小无关。这正是三角函数表能通用的原因。