以畢式定理推導餘弦定理
餘弦定理 (Law of Cosines) 敘述如下: 三角形 $ABC$ 中,若 $\angle A$ 的對邊長度為 $a$,$\angle B$ 的對邊長度為 $b$,$\angle C$ 的對邊長度為 $c$,則 $a^2=b^2+c^2-2bc \cos \angle A$ $b^2=a^2+c^2-2ac \cos \angle B$ $c^2=a^2+b^2-2ab \cos \angle C$ 推導: 如圖一所示的三角形 $ABC$, 圖一 (a) $\angle C$ 為銳角時的三角形 $ABC$, (b) $\angle C$ 為鈍角時的三角形 $ABC$ (1) 當 $\angle C$ 為銳角 (Acute Angle) 時: 如圖二所示,自頂點 $A$ 劃一條垂直於 $\overline {BC}$ 的線,垂足為 $D$,則 $\overline {CD}=b\cos \angle C$, $\overline {AD}=b\sin \angle C$,且可知 $\overline {BD}=a-b\cos \angle C$。 圖二 $\angle C$ 為銳角的三角形 $ABC$ 將直角三角形 $ABD$,應用 畢氏定理 (Pythagorean Theorem) 可得 $$c^2=(a-b\cos \angle C)^2+(b\sin \angle C)^2\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;$$ $$\;\;\;\;\;\;\;\;=a^2-2ab\cos \angle C+b^2\cos^2 \angle C+b^2 \sin^2 \angle C$$ $$=a^2-2ab\cos \angle C+b^2\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;$$ (2) 當 $\angle C$ 為鈍角 (Obtuse Angle) 時: 如圖三所示,自頂點 $A$ 劃一條垂直於 $\overline {BC}$ 的延伸線,垂足為 $D$,則 $\overline {CD}=b\cos (\pi-\angle C)=-b\cos \angle C$,$\overline {AD}= b\sin (...