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幾何conceptfoundations

三角比

三角比は、角度を辺の比に変換する変換器。

数式

sin θ = opp/hyp, cos θ = adj/hyp, tan θ = opp/adj

読み方: 直角三角形において、角θを基準にした対辺・隣辺・斜辺の比

sin θ
θの対辺 ÷ 斜辺
cos θ
θの隣辺 ÷ 斜辺
tan θ
θの対辺 ÷ θの隣辺(=傾き)

きっかけ

直接測れない山の高さや川の幅も、たった1つの角度と比から求められます。それが三角比です。

やさしく言うと

直角三角形で鋭角θを1つ選ぶと、その辺どうしの比は角度だけで決まります。その比が sin、cos、tan です。

直感

相似な直角三角形は大きさが違っても辺の『比』は同じです。だからθが同じなら、三角形が大きくても小さくても sin、cos、tan は変わりません。角度そのものが『辺の比』を決めているのです。

どう作られるか

θを基準に3辺の名前をつけます——対辺(高さ)、隣辺(底辺)、斜辺。sin は対辺/斜辺、cos は隣辺/斜辺、tan は対辺/隣辺。tan はその角度の『傾き』でもあります。

3-4-5の直角三角形で、長さ3の辺の対角をθとすると、sin θ = 3/5 = 0.6、cos θ = 4/5 = 0.8、tan θ = 3/4 = 0.75。

よくある誤解

sin と cos で『対辺』と『隣辺』を取り違えやすいので注意。どの辺が対辺でどの辺が隣辺かは、基準にする角θの位置で決まります。

どこで使うか

三角測量による山の高さや距離の測定、坂の傾斜、振動、波、音、コンピュータグラフィックスの回転まで——角度と長さをつなぐ橋渡し。

どこから来たか

古代ギリシャやインドの天文学者は、星の地平線からの角度から距離を測るために『弦の表』を作りました——それが三角法の始まりです。

前提概念

確認問題

sin 30° の値はいくつ?

  • 0.5
  • 0.707
  • 0.866
  • 1

練習

tan 45° の値はいくつ?

答え: 1

解き方:
  1. 45°は直角二等辺三角形から来る——対辺と隣辺が等しい
  2. tan 45° = 対辺/隣辺 = 1/1 = 1

ポイント: tan が1というのは対辺=隣辺、つまり45°の傾き。

3-4-5の直角三角形で、長さ3の辺の対角をθとする。cos θ はいくつ?

答え: 0.8

解き方:
  1. θの対辺=3、θの隣辺=4、斜辺=5
  2. cos θ = 隣辺/斜辺 = 4/5
  3. = 0.8

ポイント: cos は『隣辺 ÷ 斜辺』——基準の角に接する辺を選ぶ。

sin 60° の値を近似で求めよ。なぜ √3/2 になるのかノートに書け。

答え: 0.87

解き方:
  1. 1辺2の正三角形を半分に切ると30°-60°-90°の三角形になる
  2. 斜辺2、底辺1、高さ√3
  3. sin 60° = 高さ/斜辺 = √3/2 ≈ 0.866

ポイント: 30°-60°-90°三角形の辺の比は 1 : √3 : 2——覚えておく価値あり。

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