נוסחת שטח המשולש לפי סינוס

30%
📖שיעור
55 דקות

נוסחת שטח המשולש לפי סינוס

בשיעור זה נוכיח את נוסחת השטח S=12absinγS=\frac{1}{2} \cdot a \cdot b \cdot \sin \gamma למשולש חד-זווית ולמשולש קהה-זווית, ונתרגל חישוב שטח, צלע וזווית כלואה תוך שימוש בערכים מדויקים

נוסחת שטח המשולש לפי סינוס

מבוא

עד עכשיו חישבתם שטח משולש בעזרת הנוסחה . אבל פעמים רבות לא נתון לנו הגובה — נתונות שתי צלעות והזווית שביניהן. בשיעור הזה נראה כיצד הטריגונומטריה נותנת לנו כלי ישיר וחזק לחישוב השטח במצב כזה, ונוכיח שהכלי תקף לכל משולש: חד-זווית, ישר-זווית וקהה-זווית.

מטרות השיעור

  • להכיר את נוסחת השטח , שבה היא הזווית הכלואה בין הצלעות a ו-b
  • להוכיח את הנוסחה עבור משולש חד-זווית
  • להוכיח את הנוסחה עבור משולש קהה-זווית, תוך שימוש בזהות
  • ליישם את הנוסחה לחישוב שטח, למציאת צלע ולמציאת זווית כלואה — תוך שימוש בערכים מדויקים

הרעיון המרכזי

נוסחת השטח

בכל משולש, אם a ו-b הן שתי צלעות ו- היא הזווית הכלואה ביניהן, אז שטח המשולש הוא:

שלוש דרכים שקולות (כל זוג צלעות עם הזווית שביניהן):

הזווית חייבת להיות כלואה בין שתי הצלעות שאת אורכן הכפלנו — זו הנקודה החשובה ביותר.

למה זה עובד? — ההוכחה למשולש חד-זווית

נתון משולש ABC חד-זווית. נוריד גובה h מהקודקוד C אל הבסיס AB. במשולש ישר-הזווית שנוצר ליד הקודקוד A מתקיים , כלומר . מכאן:

באותו אופן בדיוק, אם נבחר צלעות אחרות, נקבל את הזווית הכלואה ביניהן.


דוגמאות מפורטות

דוגמה 1 — שטח לפי שתי צלעות וזווית חדה

1

שלב 1 — מזהים את הזווית הכלואה

הצלעות הן AB=8AB=8 ו-AC=5AC=5, והזווית A=60A=60^{\circ} כלואה ביניהן בדיוק.
תשובה מספרית

במשולש ABC נתון: AB=8,AC=5AB = 8, AC = 5, והזווית A=60A = 60^{\circ}. חשבו את שטח המשולש (עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה).

סטייה מותרת: ±0.05

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 2 — הוכחת הנוסחה למשולש קהה-זווית

זו הסיבה שאין צורך בנוסחה נפרדת למשולש קהה-זווית.

1

שלב 1 — מורידים גובה

במשולש שבו הזווית C קהה, מורידים גובה h מ-B אל הישר שעליו AC. הגובה נופל מחוץ לקטע AC.

דוגמה 3 — שטח עם זווית קהה

1

שלב 1 — נתונים

שתי צלעות 3 ו-5, הזווית הכלואה 120120^{\circ}.
תשובה מספרית

במשולש נתונות שתי צלעות שאורכן 3 ו-5, והזווית הכלואה ביניהן היא 120120^{\circ}. חשבו את שטח המשולש (עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה).

סטייה מותרת: ±0.05

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

בדיקה מהירה

במשולש שתי צלעות שאורכן 6 ו-8 והזווית הכלואה ביניהן 4545^{\circ}. מהו השטח המדויק של המשולש?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 4 — מהשטח אל זווית כלואה

שימו לב: למשוואה שני פתרונות בין ל-.

1

שלב 1 — מציבים את הנתון

השטח 27, הצלעות 9 ו-12:27=12912sinγ12: 27 = \frac{1}{2} \cdot 9 \cdot 12 \cdot \sin \gamma.
תשובה מספרית

שטח משולש הוא 27, ושתי הצלעות הכולאות זווית חדה הן 9 ו-12. מצאו את גודל הזווית הכלואה (במעלות).

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 5 — מהשטח אל אורך צלע

1

שלב 1 — מסמנים

נסמן את הצלע השנייה ב-b. נתון: שטח 30, צלע 10, זווית כלואה 3030^{\circ}.

טעויות נפוצות

טעות נפוצה: משתמשים בזווית שאינה כלואה

טעות: עבור צלעות AB, AC משתמשים ב-.

נכון: הזווית הכלואה בין AB ל-AC היא A, ולכן .

למה זה קורה?

התלמיד מכפיל שתי צלעות ב-sin\sin של זווית כלשהי בלי לבדוק שהזווית כלואה בדיוק ביניהן.

איך מתקנים?

ודאו תמיד שהזווית נמצאת בין שתי הצלעות שאת אורכן הכפלתם. למשל, לצלעות AB ו-AC הזווית הכלואה היא A.

טעות נפוצה: חושבים שהנוסחה לא עובדת לזווית קהה

הנוסחה נכונה לכל .

למה זה קורה?

הגובה נופל מחוץ למשולש, ונדמה שצריך נוסחה אחרת או את הזווית החיצונית.

איך מתקנים?

sin(180γ)=sinγ\sin (180^{\circ}-\gamma ) = \sin \gamma, ולכן בדיוק אותה נוסחה תקפה. אין צורך לשנות דבר — מציבים את הזווית הקהה עצמה.

טעות נפוצה: מבלבלים בין סינוס לקוסינוס

טעות:

נכון:

למה זה קורה?

התלמיד זוכר 'צלע כפול צלע כפול פונקציה טריגונומטרית' אך לא איזו.

איך מתקנים?

הגובה הוא bsinγ(b \cdot \sin \gamma (לא bcosγ)b \cdot \cos \gamma ), ולכן בנוסחת השטח מופיע סינוס. קוסינוס מופיע במשפט הקוסינוסים, לא בשטח.

טעות נפוצה: מעגלים מוקדם מדי במקום לשמור על ערך מדויק

מדויק:

מקורב בלבד:

למה זה קורה?

התלמיד כותב sin450.707\sin 45^{\circ} ≈ 0.707 גם כשנדרשת תשובה מדויקת.

איך מתקנים?

כשנדרש דיוק (למשל בהוכחה או בתשובה סופית מדויקת), השתמשו ב-sin45=22\sin 45^{\circ} = \frac{\sqrt{2}}{2}. הקירוב 0.707 מתאים רק לחישוב מספרי מקורב.

סיכום

מה למדנו?

  • שטח משולש לפי שתי צלעות והזווית הכלואה:
  • ההוכחה נשענת על הגובה ; היא תקפה למשולש חד-זווית ישירות
  • במשולש קהה-זווית משתמשים ב-, ולכן אותה נוסחה עובדת
  • אפשר להשתמש בנוסחה גם הפוך: מהשטח למצוא צלע חסרה או זווית כלואה
  • שומרים על ערכים מדויקים (כמו ) כשנדרש דיוק

כל הכבוד! עכשיו יש לכם כלי טריגונומטרי ישיר לחישוב שטח משולש.


תרגול נוסף

עברו לתרגול כדי להתאמן על נוסחת שטח המשולש לפי סינוס!

תרגול