【高校数学】直角三角形の三角比:AB=4・AC=3・∠ACB=90°からsinθとcosθを求める手順(丁寧解説)

高校数学

本記事では、AB=4、AC=3、∠ACB=90°の直角三角形ABCにおいて、∠ABC=θとしたときの三角比sinθ・cosθの求め方を、定義と手順に沿って分かりやすく解説します。図がなくても手順を追えば再現でき、類題にも応用できる構成です。

問題設定とゴールの明確化

三角形ABCで∠ACB=90°(Cが直角)、斜辺AB=4、辺AC=3が与えられています。角θは∠ABC(Bの角)です。求めたいのはsinθとcosθです。

三角比の定義に従うと、角θに対して『向かい=AC』『隣り=BC』『斜辺=AB』となります。したがって、sinθ=(向かい)/(斜辺)=AC/ABcosθ=(隣り)/(斜辺)=BC/ABという形に落とし込みます。

手順1:未知辺BCを三平方の定理で求める

直角三角形では三平方の定理(ピタゴラスの定理)より、AB^2=AC^2+BC^2が成り立ちます。与式を代入すると、4^2=3^2+BC^2 → 16=9+BC^2 → BC^2=7 です。

よって BC=√7。これでθに対する『隣り』が確定しました。

手順2:定義に代入してsinθ・cosθを算出

定義より、sinθ=AC/AB=3/4。分数は既に既約です。

またcosθ=BC/AB=√7/4。必要に応じて近似値はsinθ=0.75、cosθ≈0.6614です(√7≈2.6458)。

ワンポイント:関連比とチェック方法

参考までに、tanθ=(向かい)/(隣り)=AC/BC=3/√7となります。分母有理化でtanθ=3√7/7。

三角比の恒等式sin^2θ+cos^2θ=1で検算できます。実際に(3/4)^2+(√7/4)^2=9/16+7/16=16/16=1となり、一致しているため計算の整合性が確認できます。

図なしで把握する位置関係のコツ

角θ=∠ABCは点Bにある角です。したがって、θに『向かい』にある辺はBを通らない辺=AC、『隣り』はBに接する直角辺=BC、『斜辺』は直角をはさむ最長の辺=ABと覚えると迷いません。

暗記の近道:『sin=向かい/斜辺』『cos=隣り/斜辺』『tan=向かい/隣り』を角の位置(今回はB)とセットで確認する癖をつけましょう。

具体例で練習(値を少し変えてみる)

例:もしAB=5、AC=4、∠ACB=90°、θ=∠ABCなら、同様にBC^2=AB^2-AC^2=25-16=9→BC=3。よってsinθ=AC/AB=4/5、cosθ=BC/AB=3/5、tanθ=4/3。

このように、与えられた長さが変わっても『①三平方で未知辺→②定義に代入→③恒等式で検算』の流れは不変です。

結果のまとめ表

今回の条件(AB=4、AC=3、BC=√7、θ=∠ABC)を表に整理しておきます。

メモ
AC(向かい) 3 θの対辺
BC(隣り) √7 三平方で算出
AB(斜辺) 4 最長辺
sinθ 3/4 定義:向かい/斜辺
cosθ √7/4 定義:隣り/斜辺
tanθ 3/√7=3√7/7 参考

よくあるつまずきと回避策

・角の位置を取り違える:図がなくても『角の頂点=接する2辺が隣りと斜辺(直角ではない方の長辺)』と意識し、対辺を確定。
・三平方の定理の向き:斜辺^2=他の2辺^2の和、を必ず先に書く。

・有理化の要不要:記述指示がなければ√のままでも可。答案様式に合わせて有理化(例:tanθ=3√7/7)を行う。

まとめ

直角三角形ABCで∠ACB=90°、AB=4、AC=3、θ=∠ABCのとき、三平方でBC=√7を得て、定義に代入すればsinθ=3/4、cosθ=√7/4。『三平方→定義→恒等式で検算』のルーチンを身につければ、与条件が変わっても同様に解けます。

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