Teorema del Coseno o di Carnot

In questa lezione espongo il teorema del coseno o di Carnot. Partiamo dall’enunciato del teorema del coseno o di Carnot per poi passare alla dimostrazione (Figura 1) e infine ad un esempio numerico
Figura 1

In questa lezione espongo il teorema del coseno o di Carnot.

Partiamo dall’enunciato del teorema del coseno o di Carnot per poi passare alla dimostrazione (Figura 1) e infine ad un esempio numerico.

Ricordo velocemente che Lazare Nicolas Marguérite Carnot (1753-1823) fu un uomo di spicco durante la rivoluzione francese e anche nel corso del successivo impero napoleonico

Carnot fu dapprima oppositore di Napoleone ma successivamente divenne un generale dell’armata napoleonica.

Questa è la videolezione sul teorema del coseno o di Carnot:

La dimostrazione Teorema del Coseno o di Carnot parte da un triangolo generico ABC i cui lati, opposti ai corrispondenti vertici, misurano a, b e c. Gli angoli corrispondenti ai tre vertici sono alfa, beta e gamma.
Figura 2

Ma torniamo all’enunciato del teorema del coseno che recita così:

Il quadrato del lato di un triangolo qualunque è pari alla somma dei quadrati degli altri due lati meno il doppio prodotto dei due lati per il coseno dell’angolo compreso tra i due lati stessi.

Descrizione del procedimento di dimostrazione Teorema del Coseno o di Carnot

La dimostrazione parte da un triangolo generico ABC i cui lati, opposti ai corrispondenti vertici, misurano a, b e c. Gli angoli corrispondenti ai tre vertici sono alfa, beta e gamma. (Figura 2)

Si dimostra l’enunciato con riferimento al lato b.

E allora, per prima cosa tracciamo l’altezza AHa relativa al lato a del triangolo.

Applicando poi il teorema di Pitagora ai due triangoli rettangoli ABHa e AHaC ricaviamo il quadrato di AHa come differenza tra il quadrato dell’ipotenusa e il quadrato dell’altro cateto.

Eguagliando le due espressioni di AHa (Figura 3) e osservando che CHa è uguale ad a meno BHa e che BHa è uguale a c per coseno di beta, eseguiti gli opportuni passaggi di tipo numerico, arriviamo alla conclusione della dimostrazione
Figura 3

Eguagliando le due espressioni di AHa (Figura 3) e osservando che CHa è uguale ad a meno BHa e che BHa è uguale a c per coseno di beta, eseguiti gli opportuni passaggi di tipo numerico, arriviamo alla conclusione della dimostrazione:

Il quadrato del lato b del triangolo qualunque ABC è pari alla somma dei quadrati del lato a e del lato c meno il doppio prodotto di a per b per il coseno dell’angolo compreso tra a e b che vale beta.

La stessa dimostrazione del Teorema del Coseno o di Carnot viene poi eseguita a partire dall’altezza BHb relativa al lato b
Figura 4

La stessa dimostrazione viene poi eseguita a partire dall’altezza BHb relativa al lato b.

In questa seconda dimostrazione calcolo il lato c. (Figura 4)

La terza dimostrazione eseguita con riferimento all’altezza CHc relativa al lato c è lasciata come esercitazione per gli studenti.

L’esercizio numerico finale consiste in un triangolo ABC di cui conosciamo due lati rispettivamente di 238 metri e di 280 metri e l’angolo compreso tra questi due lati che ammonta a 108°. (Figura 5)

L’obiettivo è il calcolo del terzo lato del triangolo con l’applicazione del teorema coseno.

A conti fatti, il terzo lato varrà 419,80 metri.

L’esercizio numerico finale consiste in un triangolo ABC di cui conosciamo due lati rispettivamente di 238 metri e di 280 metri e l’angolo compreso tra questi due lati che ammonta a 108°
Figura 5

Troverete l’applicazione del teorema del coseno nella lezione sulla somma di due vettori e nella lezione sulla differenza tra due vettori.

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