相似三角形与锐角三角函数:放大缩小与边角比
开场场景:树太高爬不上去,怎么量它多高?在树旁立一根 1 米的杆子,量杆子影子 2 米、树影 18 米——相似三角形告诉你树高 9 米。这就是相似的力量。
义相似三角形:判定与性质
相似定义:三个角对应相等、三边对应成比例的三角形。相似比 k = 对应边的比。
判定:① AA:两角对应相等(最常用);② SAS:两边成比例且夹角相等;③ SSS:三边对应成比例。
性质:对应边成比例=相似比 k;周长比=k;面积比=k²;对应高、对应中线、对应角平分线之比都=k。
位似:相似的特殊情形,对应顶点连线交于一点(位似中心)。位似变换下坐标比=位似比。
路锐角三角函数:边角比
定义(在直角三角形中,∠A 为锐角):
正弦 sinA = 对边 / 斜边;余弦 cosA = 邻边 / 斜边;正切 tanA = 对边 / 邻边。
特殊角值(必背):
| 角度 | sin | cos | tan | 记忆 |
|---|---|---|---|---|
| 30° | ½ | √3/2 | √3/3 | 对边=1,斜=2 |
| 45° | √2/2 | √2/2 | 1 | 等腰直角 |
| 60° | √3/2 | ½ | √3 | 对边=√3,斜=2 |
式同角关系与解直角三角形
平方关系:sin²A + cos²A = 1(勾股定理两边除以 c²)。商数关系:tanA = sinA / cosA。
解直角三角形:已知两边(勾股定理+三角函数求角),或已知一边一角(三角函数求其余边)。
实际应用:仰角/俯角(视线与水平线夹角);坡度 i=铅直高度/水平宽度=tan α(α 坡角);方向角(北偏东多少度)。
完整解法:四道例题
展往哪儿长
初中:相似、锐角三角函数、解直角三角形。高中:任意角三角函数(sin/cos 扩展到 0°~360°)、正弦定理/余弦定理。大学:向量投影、傅里叶分析。
面积比记成相似比:面积比是 k²,不是 k!周长比才是 k。另外:sin/cos/tan 只在直角三角形里按"对边邻边斜边"定义,普通三角形先造直角。
练习
基础:sin30°+cos60°=?
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½+½=1。错了?背特殊角表。
进阶:相似比 1:4,小周长 12,大周长?大面积比小面积大几倍?
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大周长=12×4=48;面积比=1:16,大面积是小面积 16 倍(大 15 倍)。错了?回到相似性质。
奥数:坡角 α,坡度 i=1:2.5,求 tan α 与 α 近似值。
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tanα=1/2.5=0.4 ⇒ α≈21.8°。① 相似 AA/SAS/SSS;周长比=k,面积比=k²。
② sinA=对/斜,cosA=邻/斜,tanA=对/邻;sin²+cos²=1。
③ 特殊角 30/45/60 必背;仰角俯角坡度都靠 tan。
- 用自己的话讲:为什么面积比是 k²?
- 举反例:两个等腰三角形一定相似吗?不一定,顶角可以不同。
- 卡壳处:仰角测高公式怎么列的?