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词条 三面角余弦定理
释义

在三面角O-ABC中,设二面角B-OA-C为∠OA,则有:cos∠OA×sin∠AOB×sin∠AOC+cos∠AOB×cos∠AOC=cos∠BOC。

证明

在OA上取一点D,过D作OD的垂线DE、DF分别交OB、OC于E与F。接着使用向量证明。

考虑有向线段ODOEOFDEDF。易知:

cos∠OA=DE·DF/(DE×DF)

sin∠AOB=DE/OE

sin∠AOC=DF/OF

cos∠AOB=OD·OE/(OD×OE)

cos∠AOC=OD·OF/(OD×OF)

cos∠BOC=OE·OF/(OE×OF);

则实际是要证明:

DE·DF/(DE×DF)×DE/OE×DF/OF+OD·OE/(OD×OE)×OD·OF/(OD×OF)=OE·OF/(OE×OF)

再利用OD·OE=OD·OF=OD^2,可得出原式等价于

OD^2+DE·DF=OE·OF

显然的,OE·OF=(OD+DE·ODDF)=OD^2+OD·DE+OD·DF+DE·DF

注意到OD·DE=OD·DF=0,即可证明原式。

全向量证明

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更新时间:2024/12/23 22:42:48