Herleitung Cosinus-Formel?

Hallo liebe Mathe-Experten,

ich beschäftige mich gerade mit der Herleitung der Formel für das Skalarprodukt, genauer gesagt, warum diese Regel gilt:

|a|•|b|•cos(x) = a1*b1+a2*b2+a3*b3

Ich verstehe den Beweis dieses Videos (https://youtu.be/PYaOSGDY1No?si=AVTTG8TYLMqooRi5) weitestgehend auch, doch die Formel bei 7:06 min ist mir nicht bekannt:

Hat zufällig jemand dafür einen Beweis parat?

Viele Grüße!

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poseidon42
10 months ago

Seien a, b und c Vektoren mit Längen |a|, |b| und |c|. Sei

c = a – b

Damit folgt für die Länge von c zu

|c|^2 = |a – b|^2 = |a|^2 + |b|^2 – 2*<a, b>

wobei <a, b> das Skalarprodukt bezeichnet. Mit der bekannten Formel

<a, b> = |a|*|b|*cos(gamma)

(Gamma bezeichnet kleinsten Winkel zwischen a und b)

erhalten wir damit durch Einsetzen den gesuchten Zusammenhang

|c|^2 = |a – b|^2 = |a|^2 + |b|^2 – 2*|a|*|b|*cos(gamma)

Ich empfehle eventuell auch einen Blick in folgende Playlist:

https://www.youtube.com/watch?v=cO0eTzqBM-8&list=PLlXfTHzgMRUKG7lkye7DQAmNB0cfWNgWG&index=13

Video 13 der Playlist zum Thema “Dot Product” und “Pythagorean Theorem” sollte alle Fragen ausräumen.

indiachinacook
10 months ago

Ich habe das Video nicht gesehen, aber die fragliche Formel ist der Kosinussatz.

gauss58
10 months ago

In dem Dreieck mit den Eckpunkten A, B, C und der Höhe h_a auf Seite a sowie den Höhenfußpunktabschnitten q und p auf a und dem Höhenfußpunkt F gilt:

(1) h_a / b = sin(γ) ⇔ h_a = b * sin(γ)

(2) p = a – q

(3) p / b = cos(γ) ⇔ p = b * cos(γ)

(4) q = a – p

(5) q = a – b * cos(γ)

In Dreieck ABF gilt (Pythagoras):

c² = (b * sin(γ))² + (a – b * cos(γ))²

c² = b² * sin²(γ) + a² – 2 * a * b * cos(γ) + b² * cos²(γ)

c² = b² * (sin²(γ) + cos²(γ)) + a² – 2 * a * b * cos(γ)

c² = a² + b² – 2 * a * b * cos(γ)

c = √(a² + b² – 2 * a * b * cos(γ))

thetruedon
10 months ago

Die Herleitung des kosinussatzes zeigt eig nur dass der Satz des Pythagoras (für Gamma=90°) eine Spezialform des kosinussatzes ist. Vielleicht macht es das etwas klarer.