更新时间：2024-09-08 23:22
余弦定理，欧氏平面几何学基本定理。余弦定理是描述三角形中三边长度与一个角的余弦值关系的数学定理，是勾股定理在一般三角形情形下的推广，勾股定理是余弦定理的特例。余弦定理是揭示三角形边角关系的重要定理，直接运用它可解决一类已知三角形两边及夹角求第三边或者是已知三个边求三角的问题，若对余弦定理加以变形并适当移于其它知识，则使用起来更为方便、灵活。
将等式同乘以c得到：
如图4所示：以AB边为边长，以垂直于面ABC作向里的正方形AA`BB`辅助线，然后作平行于AA`边的CC`等，则，上述公式相当于辅助正方形的面积等于长方形AA`C`C和BB`C`C在正方形AA`BB`中的投影面积（分别为 与 ）之和。
对另外两边分别作高，运用同样的方法可以得到：
将两式相加：
如图5所示，在△ABC中，BC=a，AC=b，AB=c，作AD⊥BC于D，则AD=c*sinB，DC=a-BD=a-c*cosB
在Rt△ACD中，
b2=AD2+DC2=（c*sinB）2+（a-c*cosB）2
=c2sin2B+a2-2ac*cosB+c2cos2B
=c2（sin2B+cos2B）+a2-2ac*cosB
=c2+a2-2ac*cosB
在△ABC中，
sin2A+sin2B-sin2C
=[1-cos（2A）]/2+[1-cos（2B）]/2-[1-cos（2C）]/2（降幂公式）
=-[cos（2A）+cos（2B）]/2+1/2+1/2-1/2+[cos（2C）]/2
=-cos（A+B）cos（A-B）+[1+cos（2C）]/2（和差化积）
=-cos（A+B）cos（A-B）+cos2C（降幂公式）
=cosC*cos（A-B）-cosC*cos（A+B）（∠A+∠B=180°-∠C以及诱导公式）
=cosC[cos(A-B)-cos（A+B）]
=2cosC*sinA*sinB（和差化积）（由此证明余弦定理角元形式）
设△ABC的外接圆半径为R
∴（RsinA）2+（RsinB）2-（RsinC）2=2（RsinA）*（RsinB）*cosC
∴a2+b2-c2=2ab*cosC（正弦定理）
∴c2=a2+b2-2ab*cosC
∵如图6，有a+b=c（平行四边形定则：两个邻边之间的对角线代表两个邻边大小）
∴c·c=（a+b）·（a+b）
∴c2=a·a+2a·b+b·b∴c2=a2+b2+2|a||b|cos（π-θ）
（以上粗体字符表示向量）
又∵cos（π-θ）=-cosθ（诱导公式）
∴c2=a2+b2-2|a||b|cosθ
此即c2=a2+b2-2abcosC
即cosC=（a2+b2-c2）/2*a*b
同理可证其他，而下面的cosC=（a2+b2-c2）/2ab就是将cosC移到左边表示一下。
余弦定理是解三角形中的一个重要定理，可应用于以下三种需求：
余弦定理公式可变换为以下形式：
因此，如果知道了三角形的两边及其夹角，可由余弦定理得出已知角的对边。
因此，如果已知三角形的三条边，可以由余弦定理得到三角形的三个内角。
由面积公式
知如果已知三角形的三条边，可以由余弦定理求出一个内角，从而得到三角形的面积。
若记m（c1,c2）为c的两值为正根的个数，c1为c的表达式中根号前取加号的值，c2为c的表达式中根号前取
减号的值。
①若m（c1,c2）=2,则有两解；
②若m（c1,c2）=1,则有一解；
③若m（c1,c2）=0,则有零解（即无解）。
注意：若c1等于c2且c1或c2大于0，此种情况算到第二种情况，即一解。
一、当a>bsinA时：
①当b>a且cosA>0（即A为锐角）时，则有两解；
②当b>a且cosA（即A为直角或钝角）时，则有零解（即无解）；
③当b=a且cosA>0（即A为锐角）时，则有一解；
④当b=a且cosA≤0（即A为直角或钝角）时，则有零解（即无解）；
⑤当b＜a时，则有一解。
二、当a=bsinA时：
①当cosA>0（即A为锐角）时,则有一解；
②当cosA≤0（即A为直角或钝角）时，则有零解（即无解）；
三、当a＜bsinA时，则有零解（即无解）。
已知△ABC的三边之比为5：4：3，求最大的内角。
解：设三角形的三边为a,b,c且a:b:c=5:4:3.
由三角形中大边对大角可知：∠A为最大的角。
由余弦定理：
cosA=0
所以∠A=90°。
△ABC中,AB=2，AC=3，角A为60度，求BC之长。
解：由余弦定理可知：
=4+9-2×2×3×cos60
=13-12x0.5
=7
所以 （cos60°=½）
以上两个小例子简单说明了余弦定理的作用。