1. Зад.:
Не знам, на мен ли не ми достигат теория и формулки (вероятно е така и все пак...), но тази точно задачка ми се видя маааалко прекалено дълга. Доста е вероятно решението ми просто да не е оптимално, но все пак ще го споделя. Чертежът е елементарен и няма да си играя да го правя.
Имаме аритметична прогресия с членове: [tex]c, a, b[/tex], от която имаме: [tex]b + c = 2a \Rightarrow b = 2a - c[/tex]
От дадения външен ъгъл елементарно и недвусмислено следва, че:
[tex]\angle A = 180 - 3\beta[/tex]
[tex]\angle B = \beta[/tex]
[tex]\angle C = 2\beta[/tex].
Прилагаме синусова теорема и започваме да си играем с нея.
[tex]\frac{2a-c}{sin\beta} = \frac{c}{sin2\beta} = \frac{a}{sin(180-3\beta)} = \frac{a}{sin3\beta}[/tex]
Разширяваме двата сложни знаменателя:
[tex]sin2\beta = 2sin\beta.cos\beta[/tex]
и по-сложното:
[tex]sin3\beta = sin(2\beta + \beta) = ...[/tex]
[tex]= sin2\beta.cos\beta + cos2\beta.sin\beta =[/tex]
[tex]= 2sin\beta.cos^2\beta + (cos^2\beta - sin^2\beta).sin\beta =[/tex]
[tex]= 2sin\beta.[1 - sin^2\beta] + sin\beta[1-2sin^2\beta] =[/tex]
[tex]= sin\beta[2 - 2sin^2\beta] + sin\beta[1-2sin^2\beta] =[/tex]
[tex]= sin\beta[2 - 2sin^2\beta + 1 - 2sin^2\beta] =[/tex]
[tex]= sin\beta[3 - 4sin^2\beta] = sin\beta[3 - 4(1 - cos^2\beta)] = sin\beta[4cos^2\beta - 1][/tex]
[tex]= sin\beta.[4cos^2\beta - 1][/tex]
Синусовата ни теорема вече изглежда така:
[tex]\frac{2a-c}{sin\beta} = \frac{c}{2sin\beta.cos\beta} = \frac{a}{sin\beta[4cos^2\beta - 1]}[/tex]
От тук получаваме системата:
[tex]\begin{array}{|l} \frac{2a-c}{c} = \frac{\cancel{sin\beta}}{2\cancel{sin\beta}.cos\beta} = \frac{1}{2cos\beta} \\ \frac{c}{a} = \frac{2\cancel{sin\beta}.cos\beta}{\cancel{sin\beta}[4cos^2\beta - 1]} = \frac{2cos\beta}{4cos^2\beta - 1} \end{array}[/tex]
Развиваме първото уравнение, за да изразим [tex]a[/tex]:
[tex]\frac{2a-c}{c} = \frac{1}{2cos\beta}[/tex]
[tex]2a-c = \frac{c}{2cos\beta}[/tex]
[tex]2a = c + \frac{c}{2cos\beta} = \frac{2cos\beta.c + c}{2cos\beta} = \frac{c(2cos\beta + 1)}{2cos\beta}[/tex]
[tex]\Rightarrow a = \frac{c(2cos\beta + 1)}{4cos\beta}[/tex]
Оттук лесно можем вече да изразим [tex]\frac{c}{a}[/tex] и после да го заместим във второто уравнение:
[tex]\frac{c}{a} = \frac{c}{\frac{c(2cos\beta + 1)}{4cos\beta}} = \frac{4cos\beta}{2cos\beta + 1}[/tex]
Сега заместваме във второто уравнение от системата и получаваме:
[tex]\frac{4cos\beta}{2cos\beta + 1} = \frac{2cos\beta}{4cos^2\beta - 1}[/tex]
Тук ще положим [tex]x = cos\beta[/tex] и уравнението придобива вида:
[tex]\frac{4x}{2x+1} = \frac{2x}{4x^2 - 1}[/tex]
Отбелязваме, че [tex]x \ne \pm\frac{1}{2}[/tex]
[tex]4x(4x^2 - 1) = 2x(2x+1) |:2x[/tex]
[tex]2(4x^2 - 1) = 2x+1[/tex]
[tex]8x^2 - 2x - 3 = 0[/tex]
[tex]D = 4 + 12.8 = 100 = 10^2[/tex]
И единственият положителен корен (тъй като ъгълът е в триъгълник, неговите тригонометрични функции могат да приемат само положителни стойности) е:
[tex]x = \frac{2+10}{16} = \frac{12}{16} = \frac{3}{4}[/tex], с което първият косинус е намерен.
Намираме синуса: [tex]sin\beta = \sqrt{1 - cos^2\beta} = ... = \frac{\sqrt{7}}{4}[/tex]
И остана: [tex]cos2\beta = cos^2\beta - sin^2\beta = \frac{9}{16} - \frac{7}{16} = \frac{1}{8}[/tex]
и [tex]cos3\beta = \sqrt{1 - sin^23\beta}[/tex]
Но [tex]sin3\beta = sin\beta[4cos^2\beta - 1] = \frac{\sqrt{7}}{4}.\frac{5}{4} = \frac{5\sqrt{7}}{16}[/tex]
Следователно [tex]sin^23\beta = \frac{25.7}{16^2} = \frac{175}{16^2}[/tex]
И остана [tex]cos3\beta = \sqrt{\frac{16^2 - 175}{16^2}} = \sqrt{\frac{81}{16^2}} = \frac{9}{16}[/tex]
Усещам, че ми липсва нещо много ключово като материал, но все пак винаги е забавно да решаваш задачки за по-големи