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三角定規の 2 枚から出る三角比(30 度、45 度、60 度の値)

の三角比だけは、表も電卓も要らずに書けます。値が根号だけで表せるため。

もとになる図は 2 つしかない。正方形を対角線で切った形と、正三角形を高さで切った形です。

学校で使う三角定規の 2 枚が、そのままこの 2 つの形になる。

正方形を対角線で切る

1 辺 の正方形をとります。対角線を 1 本引くと、直角二等辺三角形が 2 つできる。

もとの角 が半分に分かれるので、残る 2 つの角はどちらも です[1]

2 辺が ずつなので、斜辺は三平方の定理から になる。

例:45 度の 3 つの値

対辺も隣辺も 、斜辺が です。定義に入れるだけで値が出る。

正弦と余弦が同じ値になりました。二等辺なので、対辺と隣辺を入れかえても図が変わらないため。

正接がちょうど になるのも同じ理由。 は暗算の目印として使えます。

正三角形を高さで切る

1 辺 の正三角形をとります。頂点から底辺へ垂線を下ろすと、底辺がちょうど半分に分かれる。

正三角形の内角は です。頂角が二等分されるので、できる直角三角形の角は に決まる[2]

底辺の半分が 、斜辺が 。高さは三平方の定理から出ます。

辺の比が の直角三角形になりました。

例:30 度の値

から見ると、対辺が 、隣辺が 、斜辺が

は、正三角形の底辺が半分に切れることをそのまま言い直した式です[3]

例:60 度の値

同じ三角形を の側から読みます。対辺と隣辺が入れかわる。

が同じ値、 が同じ値になりました。

正接どうしは で、逆数の関係になる。

辺の比を 2 つ覚えれば足りる

値を 9 個そのまま覚えるより、辺の比を 2 つ持っておくほうが軽い。

。この 2 行だけで 9 個の値が作れる。

正弦余弦
30 度1/23 の平方根 / 2
45 度2 の平方根 / 22 の平方根 / 2
60 度3 の平方根 / 21/2

正接は正弦を余弦で割れば出ます。 という計算になる。

例:斜辺が 6 の 30 度 60 度の直角三角形

比が で、斜辺が とします。斜辺は比の にあたるので、倍率は

の対辺が の対辺が になります。

比を先に決め、あとから倍率を掛ける。この順で計算すると根号の扱いが軽くなります。

例:直角二等辺三角形で斜辺から脚を出す

斜辺が の直角二等辺三角形をとる。比は です。

を使うと 前後。 に戻るので、計算は合っている。

分母に根号を残さない

のままでも誤りではありません。ただし答案では、分母を有理化した形が使われる。

分子と分母に同じ数を掛けているので、値は動かない。 も同じ手順です。

同じ数の別の書き方 で、 という値は変わりません。

小数に直して確かめると、どちらも同じ値だと納得しやすい。

正弦の値には並びがある

から までの 5 つを順に並べると、分子の中身が と 1 ずつ増える。

なので、両端は になります。

余弦は同じ並びを右から左へ読むだけ。 から始まり、 で終わります。

の値はどれですか。

__RESULT__

から見ると対辺が 、隣辺が なので です。 の値になります。

例:正三角形の高さと面積

1 辺 の正三角形の高さを、三角比で書き直します。頂角を二等分すると の直角三角形が現れる。

面積は底辺と高さから出る。

なら になります。

例:正方形の対角線と正六角形

1 辺 の正方形の対角線は です。 の三角比から直接出てくる長さ。

正六角形は正三角形 6 個に分けられます。1 辺 なら面積は

の正六角形なら 。三角比を使うと、正多角形の計量が 1 本の式にまとまります。

1 辺が の正三角形の高さはどれですか。

__RESULT__

高さは です。 は底辺の半分、 を掛け忘れて だけを掛けた値になります。

刻みを細かくすると根号が増える

の中間にあたる にも、根号で書ける値がある。

数表にはこうした角の値も載っています[4]。ただし根号が二重に重なるので、図から直接読む形にはならない。

が特別なのは、値が簡単だからではありません。正三角形と正方形という、身近な図形をただ半分にすれば出てくるため。

出典

Steven Butler. Notes from Trigonometry. Section 5.5, Trigonometric functions with some familiar triangles.
Unit Circle. Algebra and Trigonometry 2e, OpenStax.
Eric W. Weisstein. *Trigonometry Angles: Pi/6*. MathWorld, Wolfram Research.
Table 4.17.1, Special Values and Limits. NIST Digital Library of Mathematical Functions.
1 辺 1 の正方形を対角線で切ると、辺が 1 対 1 対 2 の平方根の直角三角形が出ます。1 辺 2 の正三角形を高さで切れば 1 対 3 の平方根 対 2。この 2 つの比だけで、30 度、45 度、60 度の正弦・余弦・正接が 9 個そろう。値を丸暗記する代わりに、三角定規 2 枚の辺の比を持っておけば足ります。斜辺が 6 のときの各辺、直角二等辺三角形の脚、正三角形の高さと面積、正六角形の面積まで計算例で追いました。sin の値は分子の根号の中が 0、1、2、3、4 と増える並びになり、cos はそれを右から左へ読んだ形になります。