중학교 3학년 · 도형의 심화

삼각비

닮은 직각삼각형에서 일정하게 유지되는 변의 길이의 비를 이용하면, 직접 잴 수 없는 거리와 높이도 계산할 수 있습니다.

  1. 삼각비의 뜻
  2. 특수각의 값
  3. 값의 변화
  4. 거리와 높이

1삼각비의 뜻

직각삼각형에서 한 예각의 크기가 같으면 두 삼각형은 서로 닮음입니다. 따라서 대응하는 변의 길이의 비가 같고, 이 일정한 비를 그 각의 삼각비라고 합니다.

직각삼각형 \(\mathrm{ABC}\)에서 \(\angle \mathrm{C}=90^\circ\)이고 \(\angle \mathrm{A}\)를 기준각으로 정해 봅시다.

사인
\(\sin \mathrm{A}=\dfrac{\text{맞은편 변}}{\text{빗변}}=\dfrac{\overline{\mathrm{BC}}}{\overline{\mathrm{AB}}}\)
코사인
\(\cos \mathrm{A}=\dfrac{\text{이웃한 변}}{\text{빗변}}=\dfrac{\overline{\mathrm{AC}}}{\overline{\mathrm{AB}}}\)
탄젠트
\(\tan \mathrm{A}=\dfrac{\text{맞은편 변}}{\text{이웃한 변}}=\dfrac{\overline{\mathrm{BC}}}{\overline{\mathrm{AC}}}\)

삼각비의 뜻 확인하기

2특수각의 삼각비

정삼각형을 반으로 나누면 변의 길이의 비가 \(1:\sqrt{3}:2\)인 \(30^\circ\text{-}60^\circ\text{-}90^\circ\) 삼각형을 얻습니다. 정사각형을 대각선으로 나누면 변의 길이의 비가 \(1:1:\sqrt{2}\)인 \(45^\circ\text{-}45^\circ\text{-}90^\circ\) 삼각형을 얻습니다.

\(30^\circ\)

\(\sin 30^\circ\) \(=\dfrac{1}{2}\)

\(\cos 30^\circ\) \(=\dfrac{\sqrt{3}}{2}\)

\(\tan 30^\circ\) \(=\dfrac{\sqrt{3}}{3}\)

\(45^\circ\)

\(\sin 45^\circ\) \(=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)

\(\cos 45^\circ\) \(=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)

\(\tan 45^\circ\) \(=1\)

\(60^\circ\)

\(\sin 60^\circ\) \(=\dfrac{\sqrt{3}}{2}\)

\(\cos 60^\circ\) \(=\dfrac{1}{2}\)

\(\tan 60^\circ\) \(=\sqrt{3}\)

\(30^\circ, 60^\circ\)의 삼각비 확인하기

\(45^\circ\)의 삼각비 확인하기

3예각의 삼각비와 값의 변화

반지름이 \(1\)인 사분원 안에 직각삼각형을 만들면 사인과 코사인의 값을 가로·세로 선분의 길이로 비교할 수 있습니다. 예각 \(\mathrm{A}\)가 커질 때의 변화를 살펴봅시다.

\(\sin \mathrm{A}\)

각 \(\mathrm{A}\)가 커질수록 값이 커집니다.

예각에서는 \(0<\sin \mathrm{A}<1\)

\(\cos \mathrm{A}\)

각 \(\mathrm{A}\)가 커질수록 값이 작아집니다.

예각에서는 \(0<\cos \mathrm{A}<1\)

\(\tan \mathrm{A}\)

각 \(\mathrm{A}\)가 커질수록 값이 커집니다.

\(\mathrm{A}=90^\circ\)에서는 값이 정해지지 않습니다.

예각의 삼각비 변화 관찰하기

4삼각비의 활용

길이 구하기

\(\angle \mathrm{C}=90^\circ\)인 직각삼각형에서 \(a=\overline{\mathrm{BC}}\), \(b=\overline{\mathrm{AC}}\), \(c=\overline{\mathrm{AB}}\)라 하면 다음 관계를 이용할 수 있습니다.

\(a=c\sin \mathrm{A}=b\tan \mathrm{A}\)
\(b=c\cos \mathrm{A}\)

문제 해결 순서

  1. 구하려는 높이·거리와 주어진 길이를 표시합니다.
  2. 직각삼각형과 기준각을 찾습니다.
  3. 두 변을 연결하는 삼각비를 고릅니다.
  4. 식을 세워 계산하고 단위를 확인합니다.

삼각형의 넓이 탐구하기

사각형의 넓이 탐구하기

예제: 나무의 높이 구하기

나무 높이를 구하는 직각삼각형 나무에서 20미터 떨어진 관찰자가 눈높이 1.6미터에서 나무 꼭대기를 30도로 올려다보는 그림 30° 20 m 1.6 m H

나무에서 \(20\,\mathrm{m}\) 떨어진 곳에서 눈높이 \(1.6\,\mathrm{m}\)로 나무 꼭대기를 올려다본 각이 \(30^\circ\)일 때 나무의 높이 \(H\)를 구해 봅시다.

  1. 눈높이에서 나무까지의 수평 거리와 눈높이 위쪽 높이를 연결하므로 탄젠트를 선택합니다.
  2. \(\tan 30^\circ=\dfrac{H-1.6}{20}\)
  3. \(H=20\tan 30^\circ+1.6=\dfrac{20\sqrt{3}}{3}+1.6\approx13.1\)
나무의 높이는 약 \(13.1\,\mathrm{m}\)입니다.

✓개념 확인

1. \(\angle \mathrm{C}=90^\circ\), \(\overline{\mathrm{AB}}=10\), \(\overline{\mathrm{BC}}=6\)일 때 \(\sin \mathrm{A}\)는?

\(\sin \mathrm{A}=\dfrac{\overline{\mathrm{BC}}}{\overline{\mathrm{AB}}}=\dfrac{6}{10}=\dfrac{3}{5}\)

2. \(\cos 60^\circ\)의 값은?

\(\dfrac{1}{2}\)입니다.

3. 빗변이 \(12\)이고 한 예각이 \(30^\circ\)일 때 그 각의 맞은편 변의 길이는?

\(12\sin 30^\circ=12\times\dfrac{1}{2}=6\)입니다.

4. 예각 \(\mathrm{A}\)가 커질수록 \(\sin \mathrm{A}\), \(\cos \mathrm{A}\), \(\tan \mathrm{A}\)는 어떻게 변할까?

\(\sin \mathrm{A}\)와 \(\tan \mathrm{A}\)는 커지고, \(\cos \mathrm{A}\)는 작아집니다.

5. 높이와 수평 거리를 연결할 때 주로 사용하는 삼각비는?

탄젠트입니다. \(\tan \mathrm{A}=\dfrac{\text{맞은편 변}}{\text{이웃한 변}}\)을 이용합니다.