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사인법칙과 코사인법칙

문서에서 I 수학 (페이지 54-61)

p.125~127

유제 & 문제

1

유제 01  ⑴ b=3j6, R=3j3 ⑵ B=30!, C=30!

⑴ A+B+C=180!이므로 A=180!-{45!+105!}=30!

사인법칙에 의해 a

sin A= b

sin B이므로 3j3

sin 30!= b sin 45!

b sin 30!=3j3 sin 45! / b=3j6 또 사인법칙에 의해 a

sin A=2R이므로 3j3

sin 30!=2R, 2R sin 30!=3j3 / R=3j3

⑵ 사인법칙에 의해 a

sin A= b

sin B이므로 sin 120!j3 = 1

sin B, j3 sin B=sin 120!

/ sin B= j32 \1 j3=1

2

이때 0!<B<180!이므로 B=30! 또는 B=150!

그런데 B=150!이면 A+B>180!이므로 B=30!

/ C=180!-{120!+30!}=30!

문제 01-1  2j10k

sABD는 B=90!인 직각삼각형이고 BD3=4이므로 AD3 @=AB3 @+BD3 @=8@+4@=80

/ AD3=4j5 {? AD3>0}

또 AB3=BC3이면 sABC는 B=90!인 직각이등변삼각 형이므로 A=C=45!

sADC에서 사인법칙에 의해 4j5

sin 45!=2R, 2R sin 45!=4j5 / R=2j5\ 2j2=2j10k

유제 02  ⑴ 4 : 10 : 5 ⑵ A=90!인 직각삼각형

⑴ sin A : sin B : sin C=2 : 4 : 5이고, 사인법칙에 의해 a : b : c=sin A : sin B : sin C이므로

a : b : c=2 : 4 : 5

a=2k, b=4k, c=5k {k>0}라 하면 ab=8k@, bc=20k@, ca=10k@

/ ab : bc : ca=8k@ : 20k@ : 10k@

=4 : 10 : 5

1

개 념 편

⑵ sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인 법칙에 의해

sin A= a

2R, sin B= b

2R, sin C= c 2R 이를 sin@ A=sin@ B+sin@ C에 대입하면 [ a2R ]

@=[ b2R ]

@+[ c2R ]

@, a@

4R@= b@

4R@+ c@

4R@

/ a@=b@+c@

따라서 sABC는 A=90!인 직각삼각형이다.

문제 02-1  3

A+B+C=180!이고 A : B : C=1 : 1 : 4이므로 A=180!\1

6=30!, B=180!\1 6=30!

C=180!\ 46=120!

/ sin A : sin B : sin C=sin 30! : sin 30! : sin 120!

=1 2 : 1

2 : j3

2 =1 : 1 : j3 사인법칙에 의해 a : b : c=sin A : sin B : sin C이므로 a : b : c=1 : 1 : j3

따라서 a=k, b=k, c=j3k {k>0}라 하면 c@

ab={j3k}@

k\k =3

문제 02-2  a=c인 이등변삼각형

sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법칙 에 의해

sin A= a

2R , sin B= b

2R , sin C= c 2R

이를 {a-c} sin B=a sin A-c sin C에 대입하면 {a-c}\ b

2R=a\ a

2R-c\ c 2R

{a-c}b=a@-c@, {a-c}b-{a+c}{a-c}=0 {a-c}9b-{a+c}0=0

이때 두 변의 길이의 합은 나머지 한 변의 길이보다 크므로 b-{a+c}=0 / a=c

따라서 sABC는 a=c인 이등변삼각형이다.

문제 03-1  49p m@

연못의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법칙에 의해 7

sin 150!=2R, 2R sin 150!=7 / R= 72\2=7{m}

따라서 이 연못의 넓이는 p\7@=49p{m@}

문제 03-2  35.6 m CACB=43!-14!

=29!

sCAB에서 사인법칙 에 의해

BC3

sin 14!= 100

sin 29!, BC3 sin 29!=100 sin 14!

/ BC3=100\0.24\ 10.48=50{m}

sCBD에서 CD3=50 sin 43!

/ CD3=50\0.68=34{m}

이때 서연이의 눈의 높이가 지면으로부터 1.6 m이므로 기 구의 높이는 34+1.6=35.6{m}

p.129~132

유제 & 문제

2

유제 04  ⑴ 2 ⑵ 90!

⑴ 코사인법칙에 의해 c@=a@+b@-2ab cos C이므로 c@={j2}@+{1+j3}@-2\j2\{1+j3}\cos 45!

=2+1+2j3+3-2{1+j3}

=4

/ c=2 {? c>0}

⑵ 사인법칙에 의해 c

sin C= 2j3

sin 60! yy ㉠

코사인법칙에 의해 b@=c@+a@-2ca cos B이므로 {2j3}@=c@+2@-2\c\2\cos 60!

12=c@+4-2c

c@-2c-8=0, {c+2}{c-4}=0 / c=4 {? c>0}

이를 ㉠에 대입하면 4

sin C= 2j3 sin 60!

2j3 sin C=4 sin 60!

/ sin C=4\ j32 \ 1 2j3=1 이때 0!<C<180!이므로 C=90!

문제 04-1 j2, 2j2

sABC에서 사인법칙에 의해 j6

sin 45!= j3

sin C, j6 sin C=j3 sin 45!

/ sin C=j3\ j22 \ 1 j6=1

2

이때 0!<C<180!이므로 C=30! 또는 C=150!

그런데 C=150!이면 B+C>180!이므로 C=30!

sACD에서 코사인법칙에 의해

{j2}@={j6}@+CD3 @-2\j6\CD3\cos 30!

2=6+CD3 @-3j2`CD3 CD3 @-3j2`CD3+4=0 {CD3-j2}{CD3-2j2}=0 / CD3=j2 또는 CD3=2j2

유제 05  A=45!, B=60!, C=75!

코사인법칙에 의해 cos B=c@+a@-b@

2ca 이므로 cos B={j2+j6}@+{2j2}@-{2j3}@

2\{j2+j6}\2j2 =1 2 이때 0!<B<180!이므로 B=60!

사인법칙에 의해 2j3

sin 60!= 2j2 sin A 2j3 sin A=2j2 sin 60!

/ sin A=2j2\ j32\ 1 2j3= j2

2

이때 0!<A<180!이므로 A=45! 또는 A=135!

그런데 A=135!이면 A+B>180!이므로 A=45!

/ C=180!-{45!+60!}=75!

문제 05-1  - 14

a=2k, b=3k, c=4k {k>0}라 하면 코사인법칙에 의해 cos C=a@+b@-c@

2ab 이므로 cos C={2k}@+{3k}@-{4k}@

2\2k\3k =-1 4

문제 05-2  120!

sin A 7 =sin B

5 =sin C 3 에서 sin A : sin B : sin C=7 : 5 : 3 사인법칙에 의해

a : b : c=sin A : sin B : sin C=7 : 5 : 3

따라서 삼각형의 가장 긴 변의 대각인 A의 크기가 가장 크다.

a=7k, b=5k, c=3k {k>0}라 하면 코사인법칙에 의해 cos A=b@+c@-a@

2bc 이므로 cos A={5k}@+{3k}@-{7k}@

2\5k\3k =-1 2 이때 0!<A<180!이므로 A=120!

유제 06  A=90!인 직각삼각형 코사인법칙에 의해

cos A=b@+c@-a@

2bc , cos B=c@+a@-b@

2ca 이를 a cos B-b cos A=c에 대입하면 a\c@+a@-b@

2ca -b\b@+c@-a@

2bc =c {c@+a@-b@}-{b@+c@-a@}=2c@

2a@-2b@=2c@

/ a@=b@+c@

따라서 삼각형 ABC는 A=90!인 직각삼각형이다.

문제 06-1  a=c인 이등변삼각형 tan A cos C=sin C에서

sin A

cos A\cos C=sin C

/ sin A cos C=sin C cos A yy ㉠ sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법 칙과 코사인법칙에 의해

sin A= a

2R , sin C= c 2R , cos A=b@+c@-a@

2bc , cos C=a@+b@-c@

2ab 이를 ㉠에 대입하면

a

2R\a@+b@-c@

2ab = c

2R\b@+c@-a@

2bc a@+b@-c@=b@+c@-a@

a@=c@

/ a=c {? a>0, c>0}

따라서 삼각형 ABC는 a=c인 이등변삼각형이다.

다른 풀이

tan A cos C=sin C yy ㉠

!

C=90!이면 cos C=0이므로 ㉠의 양변을 cos C로 나누면

tan A=sin C cos C / tan A=tan C

이때 0!<A<180!, 0!<C<180!이므로 A=C

@

C=90!이면 ㉠에서 tan A\0=1 SG 모순

!

,

@

에서 삼각형 ABC는 a=c인 이등변삼각형이다.

문제 06-2  a=b인 이등변삼각형 또는 C=90!인 직각삼 각형

tan A : tan B=a@ : b@에서 a@ tan B=b@ tan A a@\sin B

cos B=b@\sin A cos A

개 념 편

/ a@ sin B cos A=b@ sin A cos B yy ㉠ sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법 칙과 코사인법칙에 의해

sin A= a

2R, sin B= b 2R, cos A=b@+c@-a@

2bc , cos B=c@+a@-b@

2ca 이를 ㉠에 대입하면

a@\ b

2R\b@+c@-a@

2bc =b@\ a

2R\c@+a@-b@

2ca a@{b@+c@-a@}=b@{c@+a@-b@}

a@b@+a@c@-a$=b@c@+a@b@-b$

a$-b$-a@c@+b@c@=0

{a@+b@}{a@-b@}-c@{a@-b@}=0 {a@-b@}{a@+b@-c@}=0 / a@=b@ 또는 a@+b@=c@

따라서 삼각형 ABC는 a=b인 이등변삼각형 또는 C=90!인 직각삼각형이다.

유제 07  20j91k m

sABC에서 코사인법칙에 의해

AB3 @=120@+100@-2\120\100\cos 120!

=14400+10000+12000=36400 / AB3=20j91k {? AB3>0}

따라서 두 나무 A, B 사이의 거리는 20j91k m이다.

문제 07-1  4j7 km

sABC에서 코사인법칙에 의해 cos B={6j7}@+6@-12@

2\6j7\6 =2j7 7 sABD에서 코사인법칙에 의해

AD3 @={6j7}@+14@-2\6j7\14\cos B

=252+196-336=112 / AD3=4j7 {? AD3>0}

따라서 두 집 A, D 사이의 거리는 4j7 km이다.

p.134~136

유제 & 문제

3

유제 08  102

sABC에서 A+B+C=180!이므로 B=180!-{43!+30!}=107!

사인법칙에 의해 sin 43! =a 24

sin 107! , a sin 107!=24 sin 43!

/ a= 24 sin 43!sin 73! =24\0.68 0.96 =17 따라서 sABC의 넓이를 S라 하면 S=1

2\17\24\sin 30!=102

문제 08-1 125

sABC=sABD+sADC이므로 AD3=x라 하면 1

2\6\4\sin 120!

=1

2\6\x\sin 60!+ 12\4\x\sin 60!

6j3 k= 3j3 k2 x+j3 kx, 6j3 k= 5j3 k2 x / AD3=x=125

문제 08-2  2{j3-1}

코사인법칙에 의해

a@=8@+4@-2\8\4\cos 60!=48 / a=4j3 {? a>0}

오른쪽 그림과 같이 sABC의 내접원의 중심을 I, 반지름의 길이를 r라 하면

sABC

=sIAB+sIBC+sICA이므로  12\4\8\sin 60!=12\4\r+1

2\4j3\r+12\8\r 8j3=2{3+j3}r / r=2{j3-1}

유제 09  84 코사인법칙에 의해

 cos C= 13@+14@-15@2\13\14 =5 13 sin@ C=1-cos@ C이므로

sin C=11-cos@ C3 {? 0!<C<180!}

  =r1-[ 513 ]@y=1213

따라서 sABC의 넓이를 S라 하면  S= 12\13\14\sin C=84 1.  ⑴ 33j3 ⑵ 3j2

⑴ 2!\12\11\sin 60!=33j3

⑵ 2!\3\4\sin 135!=3j2

p.133

3

등변사다리꼴에서 AC3=BD3이므로 9j2= 12\AC3 @\ j2

2

AC3 @=36 / AC3=6 {? AC3>0}

문제 10-1  18j2 sin@ h=1-cos@ h이므로

sin h=11-cos@ h3 {? 0!<h<180!}

  =r1-[ 13 ]@y= 2j23

따라서 fABCD의 넓이를 S라 하면 S=1

2\6\9\sin h=18j2 문제 10-2  30j7

평행사변형의 성질에 의해 CD3=AB3=8

sBCD에서 코사인법칙에 의해 cos C=10@+8@-12@

2\10\8 =1 8 sin@ C=1-cos@ C이므로

sin C=11-cos@ C3 {? 0!<C<180!}

=r1-[ 18 ]@y= 3j7 k8

따라서 평행사변형 ABCD의 넓이를 S라 하면 S=10\8\sin C=30j7

1

2

2

3-j3

3

25 3 j2 m

4

120!

5

30!

6

10 j21k m

7

27 8 j2 cm

8

9

14 j3

기본 연습문제

p.138~139

1 sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법칙 에 의해

sin A+sin B+sin C= a 2R+ b

2R+ c 2R

=a+b+c 2R

이때 외접원의 반지름의 길이가 3이고 sABC의 둘레의 길이가 12이므로

sin A+sin B+sin C= 12 2\3=2 문제 09-1  40

주어진 삼각형을 sABC라 할 때, 세 변의 길이의 비가 5 : 7 : 8이므로 a=5k, b=7k, c=8k {k>0}라 하면 코 사인법칙에 의해

cos C={5k}@+{7k}@-{8k}@

2\5k\7k =1 7 sin@ C=1-cos@ C이므로

sin C=11-cos@ C3 {? 0!<C<180!}

=r1-[ 17 ]@y= 4j3 k7

주어진 삼각형의 넓이가 40j3 k이므로 1

2\5k\7k\4j3 k 7 =40j3 k 10j3 kk@=40j3 k

k@=4 / k=2 {? k>0}

따라서 a=10, b=14, c=16이므로 이 삼각형의 둘레의 길이는 10+14+16=40

문제 09-2  7+6j3 코사인법칙에 의해 cos C=8@+3@-7@

2\8\3 =1 2 sin@ C=1-cos@ C이므로

sin C=11-cos@ C3 {? 0!<C<180!}

=r1-[12 ]@y=j32

fABCD=sABD+sBCD이므로 구하는 사각형의 넓이를 S라 하면

S=1

2\4\7\sin 30!+ 12\8\3\sin C

=7+6j3

유제 10  ⑴ 60! 또는 120! ⑵ 6

⑴ 평행사변형의 성질에 의해 AD3=BC3=2j3이므로 평 행사변형의 넓이를 S라 하면

S=AD3\AB3\sin A

SG 6=2j3\2\sin A / sin A= j3 2 이때 0!<A<180!이므로

A=60! 또는 A=120!

⑵ 등변사다리꼴의 넓이를 S라 하면 S=1

2\AC3\BD3\sin 3 4 p SG 9j2=1

2\AC3\BD3\ j2 2

개 념 편

2 A+B+C=180!이고 A : B : C=1 : 2 : 3이므로 A=180!\ 16=30!, B=180!\ 26=60!

C=180!\ 3 6=90!

sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법칙 에 의해

a=2R sin A=2R sin 30!=R b=2R sin B=2R sin 60!=j3R c=2R sin C=2R sin 90!=2R 이를 a+b+c=6에 대입하면 R+j3R+2R=6, {3+j3}R=6 / R= 6

3+j3=3-j3

3 sABQ에서 A+B+Q=180!이므로 Q=180!-{75!+45!}=60!

sABQ에서 사인법칙에 의해 25

sin 60!= AQ3

sin 45!, 25 sin 45!=AQ3 sin 60!

/ AQ3=25\ j2 2 \ 2

j3=25j6 3 {m}

sPQA에서 CPQA=90!이므로 PQ3=AQ3 tan 30!=25j6

3 \ j3 3 =25j2

3 {m}

4 코사인법칙에 의해 cos A=b@+c@-a@

2bc yy ㉠

a@=b@+bc+c@에서 b@+c@-a@=-bc 이를 ㉠의 우변에 대입하면

cos A=- bc 2bc=-1

2

이때 0!<A<180!이므로 A=120!

5 a : b : c=2 : {1+j3} : j2이므로

a=2k, b={1+j3}k, c=j2k {k>0}라 하면 삼각형의 가장 짧은 변의 대각인 C의 크기가 가장 작다.

코사인법칙에 의해

cos C={2k}@+9{1+j3}k0@-{j2k}@

2\2k\{1+j3}k = j3 2 이때 0!<C<180!이므로 C=30!

6 sABC에서 CBAC=90!이므로  BC3= AB3cos 30!=60\2

j3=40j3{m}

sDAB에서 CADB=180!-{30!+60!}=90!이므로  BD3=AB3 sin 30!=60\ 12=30{m}

CD3를 그으면 sBCD에서 코사 인법칙에 의해

CD3 @

={40j3}@+30@

-2\40j3\30\cos 30!

=4800+900-3600=2100 / CD3=10j21k {? CD3>0}

따라서 두 지점 C, D 사이의 거리는 10j21k m이다.

7 오른쪽 그림과 같이 삼각형의 세 꼭짓점을 A, B, C라 하면 코사 인법칙에 의해

cos C=5@+6@-9@

2\5\6 =-1 3 이때 sin@ C=1-cos@ C이므로 sin C=11-cos@ C3 {? 0!<C<180!}

=r1-[- 13 ]@y= 2j23

그릇의 반지름의 길이를 R cm라 하면 사인법칙에 의해 c

sin C=2R이므로 R=9

2\ 3

2j2=27j2 8

따라서 그릇의 반지름의 길이는 27j2

8 `cm이다.

8 점 P는 AB3 를 2 : 1로 내분하는 점이므로

AP3`:`BP3=2 : 1 / AP3= 23 AB3 yy ㉠ 점 Q는 AC3 를 2 : 3으로 내분하는 점이므로

AQ3`:`CQ3=2 : 3 / AQ3= 25 AC3 yy ㉡ sABC의 넓이를 S라 하면

S=1

2\AB3\AC3\sin A yy ㉢ sAPQ의 넓이를 S'이라 하면

S'=1

2\AP3\AQ3\sin A

=1 2\2

3 AB3\ 25 AC3\sin A {? ㉠, ㉡}

= 4

15\[ 12\AB3\AC3\sin A]

= 4

15S {? ㉢}

/ S : S'=S : 415S=15 : 4

1

4 j3

2

3 j3

3

4 5

4

2 j6

p.140

실전 연습문제

1 sABC에서 A+B+C=180!이므로 B+C=180!-A

/ cos{B+C}=cos{180!-A}=-cos A yy ㉠

㉠을 4 cos{B+C} cos A=-1에 대입하면 -4 cos@ A=-1, cos@ A=1

4 sin@ A=1-cos@ A이므로

sin A=11-cos@ A3 {? 0!<A<180!}

=q1- 14e= j32

sABC의 외접원의 반지름의 길이를 R라 하면 사인법칙 에 의해 a=2R sin A이므로

BC3=2\4\ j32=4j3

2 주어진 원뿔의 전개도를 그리 면 오른쪽 그림과 같다.

AA' i의 길이는 원뿔의 밑면인 원의 둘레의 길이와 같으므로 AA' i=2p\2=4p

이때 두 점 A, B는 밑면인 원의 지름의 양 끝점이므로 ABi= 12 AA' i= 12\4p=2p

부채꼴 OAB의 중심각의 크기를 h라 하면 ABi=6h이므로

2p=6h / h= p3

따라서 sOAP에서 코사인법칙에 의해  AP3 @=6@+3@-2\6\3\cos p3

=36+9-18=27 / AP3=3j3 {? AP3>0}

3 원주각의 성질에 의해 CAPB=90!

sABP에서 피타고라스 정리에 의해 BP3 @=AB3 @-AP3 @={j10k}@-3@=1 / BP3=1 {? BP3>0}

오른쪽 그림과 같이 OP3를 그으 면 sAOP는 이등변삼각형이고, CPAB=h이므로 CAPO=h / CPOB=2h

따라서 OB3=OP3= j10k2 , BP3=1이므로

sOBP에서 코사인법칙에 의해 cos 2h=[ j10k

2 ]

@+[ j10k 2 ]

@-1@

2\ j10k 2 \ j10k

2

=4 5

4 오른쪽 그림과 같이 선분 BD를 그 으면 sABD에서 코사인법칙에 의해

BD3 @=1@+4@-2\1\4\cos A

=17-8 cos A yy ㉠ sBCD에서 코사인법칙에 의해 BD3 @=2@+3@-2\2\3\cos C

=13-12 cos{180!-A}

=13+12 cos A yy ㉡

㉠=㉡이므로

17-8 cos A=13+12 cos A / cos A= 15

sin@ A=1-cos@ A이므로

sin A=11-cos@ A3 {? 0!<A<180!}

  =r1-[ 15 ]@y= 2j65

fABCD=sABD+sBCD이므로 fABCD의 넓이를 S라 하면 S=1

2\1\4\sin A+1

2\2\3\sin{180!-A}

=2 sin A+3 sin A=5 sin A   =5\ 2j65 =2j6

9 sABD에서 코사인법칙에 의해 BD3 @=4@+8@-2\4\8\cos 60!

=16+64-32=48 / BD3=4j3 {? BD3>0}

fABCD=sABD+sBCD이므로 fABCD의 넓이를 S라 하면

 S=12\4\8\sin 60!+12\4j3\6\sin 30!

=8j3+6j3=14j3

개 념 편

1.  ⑴ 2 ⑵ -4

2.  ⑴ 1 ⑵ 6!

3.  ⑴ an=-2n+9 ⑵ an=4n-5

⑴ an=7+{n-1}\{-2}=-2n+9

⑵ 첫째항이 -1, 공차가 4인 등차수열의 일반항 an은 an=-1+{n-1}\4=4n-5

4.  ⑴ x=1, y=-5 ⑵ x= 73, y= 173

⑴ x는 4와 -2의 등차중항이므로 x=4-2 2 =1 y는 -2와 -8의 등차중항이므로 y=-2-8

2 =-5

⑵ x는 2

3 와 4의 등차중항이므로 x=

2 3+4

2 =3&

y는 4와 22

3 의 등차중항이므로 y=

4+22 3 2 =17

3 p.145

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문서에서 I 수학 (페이지 54-61)

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