【三角比③】三角比の使い方。斜辺が分かれば高さと底辺を計算できる

【\( \ \sin \theta \ \)の使い方】高さ\( \ = \ \)斜辺の長さ\( \ \times \sin \theta\ \)

【三角比①】で,\( \ \theta = 20^\circ \ \)かつ斜辺\( \ 2 \ \mathrm {cm} \ \)の直角三角形を描いてもらいました。このとき,”\( \ \theta \ \)と斜辺が決まっていれば,高さは自動的に決まった” と実感できたと思います。これについて解説します。

\( \ \theta \ \)が決まれば,\( \ \sin \theta \ \)の値は自動的に決まりますから,\( \ \sin \theta \ \)は一覧表にできます。

角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺
10.017210.358410.656610.875810.988
20.035220.375420.669620.883820.990
30.052230.391430.682630.891830.993
40.070240.407440.695640.899840.995
50.087250.423450.707650.906850.996
60.105260.438460.719660.914860.998
70.122270.454470.731670.921870.999
80.139280.469480.743680.927880.999
90.156290.485490.755690.934891.000
100.174300.500500.766700.940
110.191310.515510.777710.946
120.208320.530520.788720.951
130.225330.545530.799730.956
140.242340.559540.809740.961
150.259350.574550.819750.966
160.276360.588560.829760.970
170.292370.602570.839770.974
180.309380.616580.848780.978
190.326390.629590.857790.982
200.342400.643600.866800.985

例えば\( \ \theta = 20^\circ \ \)なら,一覧表より\( \ \sin 20^\circ = 0.342 \ \)です。

\( \ \sin \ \)とは ”斜辺\( \ 1 \ \)のときの高さ” ですから,”斜辺が\( \ 1 \ \)なら高さは\( \ 0.342 \ \)” ということです。
実際の斜辺が\( \ 2 \ \mathrm {cm} \ \)なら,高さは\( \ 2 \times 0.342 = 0.684 \ \mathrm {[cm]} \ \)となります。

一般化すると,
高さ\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \sin \theta \ \)

【\( \ \cos \theta \ \)の使い方】底辺\( \ = \ \)斜辺の長さ\( \ \times \cos \theta \ \)

高さではなく底辺を求めたい場合は,\( \ \cos \ \)を使います。

\( \ \theta \ \)が決まれば,\( \ \cos \theta \ \)の値は自動的に決まりますから,\( \ \cos \theta \ \)も一覧表にできます。

角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺角度[°]高さ/斜辺
11.000210.934410.755610.485810.156
20.999220.927420.743620.469820.139
30.999230.921430.731630.454830.122
40.998240.914440.719640.438840.105
50.996250.906450.707650.423850.087
60.995260.899460.695660.407860.070
70.993270.891470.682670.391870.052
80.990280.883480.669680.375880.035
90.988290.875490.656690.358890.017
100.985300.866500.643700.342
110.982310.857510.629710.326
120.978320.848520.616720.309
130.974330.839530.602730.292
140.970340.829540.588740.276
150.966350.819550.574750.259
160.961360.809560.559760.242
170.956370.799570.545770.225
180.951380.788580.530780.208
190.946390.777590.515790.191
200.940400.766600.500800.174

例えば\( \ \theta = 20^\circ \ \)なら,一覧表より\( \ \cos 20^\circ = 0.940 \ \)です。

\( \ \cos \ \)とは ”斜辺\( \ 1 \ \)のときの底辺” ですから,”斜辺が\( \ 1 \ \)なら底辺は\( \ 0.940 \ \)” ということです。

実際の斜辺が\( \ 2 \ \mathrm {cm} \ \)なら,底辺は\( \ 2 \times 0.940 = 1.88 \ \mathrm {[cm]} \ \)となります。

一般化すると,
底辺\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \cos \theta \ \)

練習問題

\( \ \sin \theta \ \)と\( \ \cos \theta \ \)の一覧表を用いて,次の値を求めましょう。

\( \ (1) \ \) 斜辺\( \ 5 \ \mathrm {cm} \ \),\( \ \theta = 25^\circ \ \)の直角三角形の高さ

\( \ (2) \ \) 斜辺\( \ 12 \ \mathrm {cm} \ \),\( \ \theta = 32^\circ \ \)の直角三角形の高さ

\( \ (3) \ \) 斜辺\( \ 4 \ \mathrm {cm} \ \),\( \ \theta = 15^\circ \ \)の直角三角形の底辺

\( \ (4) \ \) 斜辺\( \ 9 \ \mathrm {cm} \ \),\( \ \theta = 40^\circ \ \)の直角三角形の底辺

\( \ (5) \ \) 斜辺\( \ 3 \ \mathrm {cm} \ \),\( \ \theta = 28^\circ \ \)の直角三角形の高さと底辺を求めたうえで,\( \ \tan 28^\circ \ \)

\( \ (6) \ \) 斜辺\( \ 6 \ \mathrm {cm} \ \),\( \ \theta = 70^\circ \ \)の直角三角形の高さと底辺を求めたうえで,\( \ \tan 70^\circ \ \)

【解答】(クリックして表示)

\( \ (1) \ \) \( \ 2.115 \ \mathrm {cm} \ \)

高さ\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \sin \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
5 \times \sin 25^\circ = 5 \times 0.423 = 2.115 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ (2) \ \) \( \ 6.36 \ \mathrm {cm} \ \)

高さ\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \sin \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
12 \times \sin 32^\circ = 12 \times 0.530 = 6.36 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ (3) \ \) \( \ 3.864 \ \mathrm {cm} \ \)

底辺\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \cos \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
4 \times \cos 15^\circ = 4 \times 0.966 = 3.864 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ (4) \ \) \( \ 6.894 \ \mathrm {cm} \ \)

底辺\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \cos \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
9 \times \cos 40^\circ = 9 \times 0.766 = 6.894 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ (5) \ \) 高さ\( \ 1.407 \ \),底辺\( \ 2.649 \ \),\( \ \tan 28^\circ ≒ 0.531 \ \)

\( \ \tan \theta = \ \)高さ\( \ \div \ \)底辺 なので,まずは高さと底辺を求めます。

高さ\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \sin \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
3 \times \sin 28^\circ = 3 \times 0.469 = 1.407 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

底辺\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \cos \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
3 \times \cos 28^\circ = 3 \times 0.883 = 2.649 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ \tan \theta = \ \)高さ\( \ \div \ \)底辺 より,

\[
\begin{eqnarray}
\tan 28^\circ = 1.407 \div 2.649 ≒0.531 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【別解】\( \ \tan 28^\circ \ \)はこのように求めることもできます。

\( \ \tan \theta = \displaystyle \frac{\sin \theta}{\cos \theta} \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
\tan 28^\circ = \displaystyle \frac{\sin 28^\circ}{\cos 28^\circ} = \displaystyle \frac{0.469}{0.883}≒0.531 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ (6) \ \) 高さ\( \ 5.64 \ \),底辺\( \ 2.052 \ \),\( \ \tan 70^\circ ≒ 2.749 \ \)

\( \ \tan \theta = \ \)高さ\( \ \div \ \)底辺 なので,まずは高さと底辺を求めます。

高さ\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \sin \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
6 \times \sin 70^\circ = 6 \times 0.940 = 5.64 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

底辺\( \ = \ \)斜辺\( \ \times \cos \theta \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
6 \times \cos 70^\circ = 6 \times 0.342 = 2.052 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

\( \ \tan \theta = \ \)高さ\( \ \div \ \)底辺 より,

\[
\begin{eqnarray}
\tan 70^\circ = 5.64 \div 2.052 ≒ 2.749 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【別解】\( \ \tan 70^\circ \ \)はこのように求めることもできます。

\( \ \tan \theta = \displaystyle \frac{\sin \theta}{\cos \theta} \ \)より,

\[
\begin{eqnarray}
\tan 70^\circ = \displaystyle \frac{\sin 70^\circ}{\cos 70^\circ} = \displaystyle \frac{0.940}{0.342} ≒2.749 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]