正弦定理の完全ガイド

数学

建物の高さ、川の幅、星までの距離…

直接測れないものを計算できる魔法の公式、それが**正弦定理(せいげんていり)**です。

どんな三角形でも成り立つ「辺と角度の美しい関係」を使って、見えない距離を計算する方法を、一緒に学んでいきましょう!

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正弦定理って何?

基本の公式

a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2R

難しそう?でも意味は簡単です。

「向かい合う辺と角のペアで分数を作ると、どれも同じ値になる」

これだけ覚えれば大丈夫!

記号の意味

記号意味
a, b, c三角形の3辺の長さ
A, B, Cそれぞれの対角(向かい合う角)
R外接円の半径
2R外接円の直径

なぜ成り立つの?

すべての三角形は、ちょうど1つの円(外接円)にぴったり収まります。

この円の大きさと、三角形の辺・角の関係が正弦定理なんです。

証明してみよう(高さを使う方法)

中学生でも分かる証明です:

  1. 垂線を引く 頂点Cから底辺ABに垂線(高さh)を引く
  2. 2つの直角三角形ができる 左側:sinA = h/b → h = b×sinA 右側:sinB = h/a → h = a×sinB
  3. 高さは同じ b×sinA = a×sinB
  4. 整理すると… a/sinA = b/sinB

どの2辺を選んでも同じ関係が成り立ちます!

いつ使える?使い分けガイド

正弦定理が使える場合

パターン分かっているもの解の個数
ASA型角-辺-角必ず1つ
AAS型角-角-辺必ず1つ
SSA型辺-辺-角0~2個(要注意!)

余弦定理を使うべき場合

  • SAS型:辺-角-辺
  • SSS型:辺-辺-辺

角が2つ以上分かっていれば正弦定理、そうでなければ余弦定理!

SSA型の注意点(あいまいな場合)

2つの辺と1つの角から、三角形が:

  • 作れない(0個)
  • 1つだけ作れる
  • 2つ作れる

場合があります。必ず確認しましょう!

実際に解いてみよう

例題1:建物の高さを測る

問題: 地点Aから塔を見上げると30°、100m歩いた地点Bからは45°。塔までの距離は?

解き方:

  1. 三角形を描く(角A=30°、角B=45°、AB=100m)
  2. 第3の角:C = 180° – 30° – 45° = 105°
  3. 正弦定理:AC/sin45° = 100/sin105°
  4. 計算:AC = 100 × sin45°/sin105° ≈ 73.2m

答え:約73.2m

例題2:SSA型(2つの答え)

問題: a=37、b=55、角A=35°の三角形を解け

解き方:

  1. 高さチェック:h = 55×sin35° ≈ 31.5
  2. 37 > 31.5 かつ 37 < 55 → 2つの解がある!

**解1:**角B≈58°、角C≈87°、c≈64.4 **解2:**角B≈122°、角C≈23°、c≈25.2

身近な応用例

GPS(スマホの位置情報)

あなたのスマホの位置は、4つ以上の衛星からの信号を使って計算されています。

衛星1 ────── 衛星2
    \            /
      \        /
       \     /
       あなた

衛星が作る巨大な三角形の中で、正弦定理を使って位置を特定!

星までの距離

地球が太陽の周りを回る軌道(直径3億km)を使います:

  1. 1月に星の位置を測定
  2. 7月に同じ星を測定(地球は反対側)
  3. わずかな角度の差(視差)を測定
  4. 正弦定理で距離を計算

最も近い星(プロキシマ・ケンタウリ)まで4.24光年!

測量の実際

学校の校庭で実験してみよう:

木の高さを測る方法:

  1. 木から10m離れて角度を測る(例:60°)
  2. さらに10m離れて角度を測る(例:45°)
  3. 正弦定理で計算
  4. 実際の高さと比較

よくある間違いと対策

ミス1:電卓の設定

モードsin30°の値正しい?
度数法(DEG)0.5
ラジアン(RAD)-0.988

必ず度数法(DEG)に設定!

ミス2:対応を間違える

✅ 正しい:辺a ⟷ 角A(向かい合う)
❌ 間違い:辺a ⟷ 角B(隣接)

色分けで対応を明確に!

ミス3:SSA型で1つの解しか求めない

補角(180° – 角度)も忘れずチェック!

練習問題の解き方

解法の4ステップ

  1. READ(読む)
    • 問題を読んで図を描く
    • 分かっている情報に印をつける
  2. CATEGORIZE(分類)
    • ASA?AAS?SSA?
    • 正弦定理?余弦定理?
  3. SOLVE(解く)
    • 公式に代入
    • 電卓で計算
  4. CHECK(確認)
    • 角の和 = 180°?
    • 辺の大小関係は正しい?

まとめ:正弦定理の力

正弦定理は、見えない距離を計算できる魔法の道具です。

できるようになること:
✅ 建物の高さを地上から測定
✅ 川幅を渡らずに計算
✅ GPSの仕組みを理解
✅ 星までの距離の求め方を知る

古代の天文学者から現代のGPS技術まで、2000年以上使われてきた定理。

これをマスターすれば、あなたも「見えないものを測る」ことができます。

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