Trygonometria w figurach płaskich — wzory, przykłady i zadania
W figurze szukamy (albo tworzymy wysokością) trójkąta prostokątnego: bok naprzeciw kąta =csinα, bok przy kącie =ccosα. Pola liczymy z sinusem: równoległobok P=absinα, romb P=a2sinα, trójkąt P=21absinγ.
Pole równoległoboku a, b — boki, α — kąt między nimi (ostry lub rozwarty)
P=absinα
Pole rombu a — bok rombu, d1, d2 — przekątne
P=a2sinα=21d1d2
Sinus kąta rozwartego np. sin150∘=sin30∘
sin(180∘−α)=sinα
Boki i pola figur z sinusem i cosinusem
Funkcje trygonometryczne w figurach płaskich to zawsze ten sam ruch: znajdujesz (albo tworzysz wysokością) trójkąt prostokątny z danym kątem i liczysz brakujący bok z definicji: bok naprzeciw kąta =csinα, bok przy kącie =ccosα, bok naprzeciw = bok przy kącie ⋅tgα (c — przeciwprostokątna). Pola liczysz ze wzorów z sinusem: trójkąt P=21absinγ, równoległobok P=absinα, romb P=a2sinα=21d1d2 — kąt między bokami może być rozwarty, bo sin(180∘−α)=sinα.
Przeciwprostokątna 12, kąt 30∘: bok naprzeciw =12⋅21=6, bok przy kącie =12⋅23=63.
Trójkąt o bokach 5 i 8 z kątem 150∘ między nimi: P=21⋅5⋅8⋅sin150∘=20⋅21=10.
Równoległobok o bokach 4 i 7 z kątem 135∘: P=4⋅7⋅22=142.
Romb o boku 5 i kącie 30∘: P=25⋅21=12,5, więc d1⋅d2=2P=25.
Ramię trapezu 8, kąt przy podstawie 60∘: h=8sin60∘=43, rzut ramienia =8cos60∘=4.
Kąty rozwarte i zadania z trapezem na maturze
Na maturze: karta wzorów CKE podaje P=21absinγ, wartości sin, cos, tg dla 30∘, 45∘, 60∘ oraz sin(180∘−α)=sinα — kąty 120∘, 135∘, 150∘ zamieniasz na 60∘, 45∘, 30∘. Za 1 pkt pytają o pole równoległoboku lub rombu z kątem rozwartym albo odwrotnie: dane pole i jeden bok, szukany drugi bok — wtedy dzielisz pole przez bsinα. Za 2 pkt (zadanie otwarte) dostajesz trapez albo kwadrat z odcinkiem prostopadłym: opuść wysokość, nazwij kąt, odczytaj sin i cos z jednego trójkąta i użyj ich w drugim. Pułapka: mylenie sin z cos — sinus to bok naprzeciw kąta.
Przykłady krok po kroku
Każdy przykład to inny typ zadania z tego tematu: najpierw sposób, potem zadanie rozwiązane krok po kroku.
Przykład 1 Bok trójkąta prostokątnego z sinusa, cosinusa lub tangensa
Trójkąt prostokątny ABC: kąt prosty przy C, przeciwprostokątna |AB| = 16, sin A = 3/4
Wybierasz funkcję po tym, które boki występują (naprzeciw kąta, przy kącie, przeciwprostokątna), i liczysz brakujący bok z definicji sinusa, cosinusa lub tangensa.
Zadanie W trójkącie prostokątnym ABC kąt przy wierzchołku C jest prosty, ∣AB∣=16 oraz sin∠BAC=43. Oblicz długości przyprostokątnych BC i AC.
1Naprzeciw kąta A leży bok BC, a AB to przeciwprostokątna — znam więc dokładnie te boki, które występują w definicji sinusa: sinA=∣AB∣∣BC∣.
2Stąd ∣BC∣=∣AB∣⋅sinA=16⋅43=12.
3Drugą przyprostokątną najszybciej daje twierdzenie Pitagorasa: ∣AC∣2=162−122=256−144=112, więc ∣AC∣=112=47.
4Kontrola: cosA=1647=47 i (43)2+(47)2=169+167=1 — zgadza się.
Odpowiedź: ∣BC∣=12, ∣AC∣=47
Przykład 2 Pole trójkąta ze wzoru z sinusem
Trójkąt ABC: |AB| = 8, |AC| = 5, kąt między nimi (przy A) = 120°
Liczysz P = ½·a·b·sin γ z dwóch boków i kąta między nimi — także rozwartego (sin(180° − α) = sin α) — oraz odwracasz wzór, gdy dane jest pole.
Zadanie W trójkącie ABC dane są ∣AB∣=8, ∣AC∣=5 oraz ∠BAC=120∘. Oblicz pole tego trójkąta.
1Kąt 120∘ leży między bokami AB i AC — to dokładnie układ ze wzoru P=21⋅∣AB∣⋅∣AC∣⋅sinA, więc nie potrzebuję wysokości.
2Sinus kąta rozwartego sprowadzam do kąta ostrego: sin120∘=sin(180∘−60∘)=sin60∘=23.
Liczysz pole równoległoboku P = a·b·sin α i rombu P = a do potęgi 2·sin α z sinusa dowolnego kąta między bokami — ostrego lub rozwartego.
Zadanie Dany jest równoległobok ABCD o bokach ∣AB∣=6 i ∣BC∣=42 oraz o kącie ∠ABC=135∘. Oblicz pole tego równoległoboku.
1Kąt ABC leży między bokami AB i BC, więc P=∣AB∣⋅∣BC∣⋅sin∠ABC — bez 21, bo równoległobok to dwa takie trójkąty.
2Sinus kąta rozwartego: sin135∘=sin45∘=22 (mógłbym równie dobrze wziąć kąt ostry 45∘ przy A — sinusy kątów przyległych są równe).
3Podstawiam: P=6⋅42⋅22=6⋅4⋅22=24.
Odpowiedź: P=24
Przykład 4 Bok równoległoboku z pola i sinusa
Równoległobok ABCD: |AB| = 6, kąt ABC = 45°, pole 18√2; szukany bok BC = x
Z danego pola i wzoru z sinusem wyznaczasz brakujący bok równoległoboku, a w rombie przechodzisz między polem z sinusa a iloczynem przekątnych.
Zadanie Pole równoległoboku ABCD jest równe 182, bok AB ma długość 6, a kąt ABC ma miarę 45∘. Oblicz długość boku BC.
1Kąt ABC leży między bokami AB i BC, więc P=∣AB∣⋅∣BC∣⋅sin45∘ — szukany bok BC jest w tym wzorze jedyną niewiadomą.
2Podstawiam znane wielkości: 182=6⋅∣BC∣⋅22, czyli 182=32⋅∣BC∣.
3Dzielę obie strony przez 32: ∣BC∣=32182=6.
4Kontrola: 6⋅6⋅22=182 — zgadza się.
Odpowiedź: ∣BC∣=6
Przykład 5 Wysokość i rzut ramienia trapezu z sinusa i cosinusa
Opuszczasz wysokość, dostajesz trójkąt prostokątny i liczysz h = ramię·sin α oraz rzut = ramię·cos α, a potem pole trapezu lub trójkąta równoramiennego.
Zadanie W trapezie równoramiennym ABCD dłuższa podstawa AB ma długość 14, ramię BC ma długość 6, a kąt ABC ma miarę 60∘. Oblicz pole tego trapezu.
1Opuszczam wysokość z C na AB — powstaje trójkąt prostokątny o przeciwprostokątnej BC=6 i kącie 60∘ przy B; w nim leżą i wysokość, i rzut ramienia na podstawę.
2Wysokość leży naprzeciw kąta 60∘: h=6⋅sin60∘=6⋅23=33.
3Rzut ramienia leży przy kącie: x=6⋅cos60∘=6⋅21=3. Trapez jest równoramienny, więc drugi rzut też ma 3 i ∣CD∣=14−2⋅3=8.
4Pole: P=2∣AB∣+∣CD∣⋅h=214+8⋅33=11⋅33=333.
Odpowiedź: P=333
Przykład 6 Wysokość na przeciwprostokątną z sinusa wspólnego kąta
Trójkąt ABC wycięty z prostokąta: kąt prosty przy B, |AB| = 8, |BC| = 6; BE ⊥ AC
Odczytujesz sinus lub cosinus kąta ze stosunku boków w jednym trójkącie prostokątnym i używasz go w drugim trójkącie z tym samym kątem, żeby policzyć wysokość lub jej rzut.
Zadanie W prostokącie ABCD dane są ∣AB∣=8 i ∣BC∣=6. Punkt E leży na przekątnej AC tak, że odcinek BE jest prostopadły do AC. Oblicz długość odcinka BE.
1W trójkącie ABC (kąt prosty przy B) znam obie przyprostokątne, więc z twierdzenia Pitagorasa ∣AC∣=64+36=10.
2Sinus kąta BAC odczytuję z dużego trójkąta ABC: sin∠BAC=∣AC∣∣BC∣=106=53.
3Trójkąt ABE jest prostokątny (kąt prosty przy E) i ma ten sam kąt przy A, a BE leży naprzeciw tego kąta: ∣BE∣=∣AB∣⋅sin∠BAC=8⋅53=4,8.
4Kontrola przez pole trójkąta ABC: 21⋅8⋅6=21⋅10⋅∣BE∣, stąd ∣BE∣=1048=4,8 — zgadza się.
Odpowiedź: ∣BE∣=4,8
Najczęstsze błędy
Pomylenie sinusa z cosinusem. Sinus daje bok naprzeciw kąta, cosinus — bok przy kącie.
Kłopot z sinusem kąta rozwartego. Korzystamy z sin(180∘−α)=sinα: sin135∘=sin45∘=22.
Dopisanie 21 do wzoru na pole równoległoboku. To wzór na trójkąt — równoległobok to dwa takie trójkąty, więc P=absinα.
Sprawdź się na zadaniach
Rozwiąż samodzielnie, a potem sprawdź odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku.
Zadanie 1
Trójkąt prostokątny ABC: kąt prosty przy C, |BC| = 6, tg A = 2/3
W trójkącie prostokątnym ABC kąt prosty jest przy wierzchołku C, ∣BC∣=6 oraz tg∠BAC=32. Długość przyprostokątnej AC jest równa:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Rozwiąż równanie ∣AC∣6=32. Ile wynosi ∣AC∣? → 9
Zadanie 2
W trójkącie ABC dane są ∣AB∣=32, ∣BC∣=4 oraz ∠ABC=135∘. Pole tego trójkąta jest równe:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Oblicz iloczyn 32⋅4⋅22. → 12
2 Pomnóż przez 21 ze wzoru na pole. → 6
Zadanie 3
Dany jest równoległobok o bokach długości 7 i 4 oraz o kącie między nimi o mierze 150∘. Pole tego równoległoboku jest równe:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Oblicz 7⋅4⋅21. → 14
Zadanie 4
Pole równoległoboku ABCD jest równe 123, bok BC ma długość 4, a kąt BCD ma miarę 120∘. Długość boku CD jest równa:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Rozwiąż równanie 23⋅∣CD∣=123. Ile wynosi ∣CD∣? → 6
Zadanie 5
W trójkącie równoramiennym ramiona mają długość 6, a kąty przy podstawie mają miarę 30∘. Pole tego trójkąta jest równe:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Oblicz wysokość h=6⋅sin30∘. → 3
Zadanie 6
W prostokącie ABCD dane są ∣AB∣=8 i ∣BC∣=4. Punkt M jest środkiem boku AB. Odległość wierzchołka B od prostej CM jest równa:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Oblicz ∣MB∣ — połowę boku AB. → 4
Zadanie egzaminacyjnearkusz CKE · zadanie 22
W rombie o boku długości 62 kąt rozwarty ma miarę 150∘.
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Iloczyn długości przekątnych tego rombu jest równy
Pole trójkąta ze wzoru z sinusem — zadanieMatemaks
Wzór na pole trójkąta P = ½·a·b·sin αmat kwadrat
Najczęstsze pytania
Jaki jest wzór na pole równoległoboku z sinusem?
P=absinα, gdzie a, b to boki, a α — kąt między nimi, ostry lub rozwarty. Dla boków 4 i 7 i kąta 135∘: P=4⋅7⋅22=142.
Jaki jest wzór na pole rombu z sinusem?
P=a2sinα, gdzie a to bok rombu; to samo pole daje 21d1d2. Romb o boku 5 i kącie 30∘ ma pole 25⋅21=12,5, więc d1⋅d2=25.
Jak obliczyć sinus kąta rozwartego?
Ze wzoru sin(180∘−α)=sinα: kąty 120∘, 135∘, 150∘ zamieniamy na 60∘, 45∘, 30∘, np. sin150∘=sin30∘=21.
Jak obliczyć wysokość trapezu z kąta przy podstawie?
Opuść wysokość — powstaje trójkąt prostokątny, w którym ramię jest przeciwprostokątną. Wysokość to ramię razy sinα, a rzut ramienia — ramię razy cosα: dla ramienia 8 i kąta 60∘ jest h=43, a rzut 4.
Jak obliczyć bok równoległoboku z pola?
Podziel pole przez iloczyn drugiego boku i sinusa kąta. Przy P=182, boku 6 i kącie 45∘: 182=6⋅∣BC∣⋅22=32⋅∣BC∣, więc ∣BC∣=6.
Diagnoza jest bezpłatna, a na start wystarczą imię i klasa — bez adresu e-mail. To test w Compass —
platformie diagnostyczno-adaptacyjnej z AI (35 pytań, zwykle 15–30 minut), który pokaże, które
tematy matury podstawowej już umiesz, a które trzeba powtórzyć. E-mail podajesz po teście, jeśli chcesz zapisać wynik
i dostać lekcje i zadania dobrane do niego.