In una circonferenza di raggio
[math]r[/math]
due corde consecutive
[math]AB[/math]
e
[math]AC[/math]
hanno lunghezza rispettivamente
[math]r/3[/math]
e
[math]2/3 r [/math]
. Calcolare l'area del triangolo
[math]ABC[/math]
.

Svolgimento
Dal teorema della corda, secondo il quale, in una circonferenza, ogni corda è uguale al prodotto del diametro per il seno dell'angolo ad essa opposto, possiamo trovare il lato
[math]AC[/math]
:
[math] AC = 2r \cdot \\sin (\beta) [/math]
Sapendo che
[math]AC = 2/3 r [/math]
, sostituiamo questo valore all'uguaglianza precedente:
[math] 2/3 r = 2r \cdot \\sin (\beta) [/math]
Semplifichiamo:
[math] 2/3 = 2 \cdot \\sin (\beta) [/math]
[math] 2 = 6 \\sin (\beta) \to \\sin (\beta) = 2/6 = 1/3 [/math]
Ora applichiamo il teorema dei seni: in un triangolo qualunque il rapporto fra la misura di un lato ed il seno dell'angolo opposto è costante, quindi:
[math] frac(AC)(\\sin (\beta)) = frac(AB)(\\sin (hat{C})) [/math]
Ricaviamo ora
[math]\\sin (hat{C})[/math]
:
[math] \\sin (hat{C}) \cdot AC = AB \cdot \\sin(\beta) [/math]
[math] \\sin (hat{C}) = frac (AB \cdot \\sin(\beta))(AC) [/math]
Sostituiamo i valori che abbiamo:
[math] \\sin (hat{C}) = frac(r/3 \cdot 1/3)(2/3 r) = r/9 \cdot 3/(2r) = 1/6 [/math]
Ora, poiché la somma degli angoli interni di un triangolo è
[math]180°[/math]
, sappiamo che:
[math] hat{A} = 180° - (hat{B} + hat{C}) [/math]
Determiniamo ora il valore di
[math] \\sin (hat{A}) [/math]
:
[math] \\sin (hat{A}) = \\sin[ 180° - (hat{B} + hat{C})] [/math]
Applichiamo la formula di sottrazione del seno:
[math] \\sin [ 180° - (hat{B} + hat{C})] = \\sin(180°) \\cos(hat{B} + hat{C}) - \\cos(180°) \\sin (hat{B} + hat{C}) = [/math]
[math] 0 \cdot \\cos(hat{B} + hat{C}) - (-1) \\sin (hat{B} + hat{C}) = \\sin (hat{B} + hat{C}) [/math]
Quindi:
[math] \\sin (hat{A}) = \\sin (hat{B} + hat{C}) [/math]
Applichiamo la formula di addizione del seno:
[math]\\sin (hat{B} + hat{C}) = \\sin(hat{B}) \\cos(hat{C}) + \\cos(hat{B}) \\sin(hat{C}) [/math]
Precedentemente, avevamo trovato i valori di
[math] \\sin (hat{C}) = 1/6 [/math]
e
[math] \\sin (\beta) = 1/3 [/math]
; troviamo i valori del coseno mediante la relazione fondamentale:
[math] \\cos(\beta) = \sqrt{1 - \\sin ^2(\beta)} = \sqrt(1 - (1/3)^2) = \sqrt(1 - 1/9) = \sqrt(8/9) = frac(2\sqrt2)(3) [/math]
[math] \\cos(hat{C}) = \sqrt{1 - \\sin ^2(hat{C})} = \sqrt(1 - (1/6)^2) = \sqrt(1 - 1/(36)) =
[/math]
sqrt(frac(35)(36)) = frac(sqrt(35))(6)
[math]
Possiamo trovare [/math]
sin(hat{A})
sin(hat{A}) = sin(hat{B})cos(hat{C}) + cos(hat{B})sin(hat{C}) =
1/3 * frac(sqrt(35))(6) + frac(2sqrt2)(3) * 1/6 = frac(sqrt(35))(18) + frac(sqrt2)(9) = frac(sqrt(35) + 2sqrt2)(18)
[math][/math]
Per determinare l'area del triangolo [math]ABC[/math]
moltiplichiamo i lati
[math]AC[/math]
e
[math]AB[/math]
per il seno dell'angolo fra essi compreso, dividendo poi per due:
[math][/math]A_(ABC) = 1/2 * AB * AC * sin(hat{A}) = 1/2 * r/3 * 2/3 r * frac(sqrt(35) + 2sqrt2)(18) = [math]
[/math]
frac(sqrt(35) + 2sqrt2)(162) r^2 [math][/math]