Материал: Основи вищої геодезії. Навчальний посібник. Літнарович

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

розділивши (3.34) на (3.35), одержимо

a

 

a2

d2

c2

 

1

 

1

 

 

(3.36)

a2

a22 d2

c2

 

 

Вираз (3.36) можна використати для контролю обчислень розмірів рамок трапецій.

Представим (3.36) у вигляді

a a2

a d2

a c2 a

2

a2

a

2

d2 a2c2 ,

1

2

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2 a a

2

 

c2 a a

 

a a

2

a a

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

2

 

 

 

1

 

1

 

d2 c2

a a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.37)

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формулу (3.37) використовують для розрахунку довжин дуги діагоналі.

Віднімаючи від (3.32) вираз (3.33), будемо мати

 

 

 

a2

a2

2a dcos 2a

2

dcos 0

 

 

(3.38)

1

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a a

 

 

d2 a a

2

c2(a a ) a a

2

2

 

 

 

1

 

 

 

 

1

2

 

 

 

1

 

 

1

 

 

cos

a2

 

a1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.39)

 

 

2d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Із прямокутного трикутника ВСn, запишемо

 

 

 

 

 

 

sin

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.40)

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

розділивши (3.40) на (3.39), запишем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

tg

 

 

 

2h

 

 

 

 

 

(3.41)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a1 a2)

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

Із виразів (3.40) і (3.41) можливо використати слідуючі контрольні

співвідношення

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h dsin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.42)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

1

 

2

tg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Визначивши по формулі (3.40) кут , по формулам (3.42) можна виконати контроль обчислень.

На основі властивостей рівнобічної трапеції, запишемо

31

tg

 

h1

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

a2tg

 

 

i

 

h

 

,

(3.43)

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

по аналогії

 

h

 

a1

tg ;

(3.44)

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

h h1 h2

(3.45)

Формули (3.43), (3.44), (3.45) також можна використати як контрольні. Найкраще для контролю використовувати наступні формули

 

 

 

2

 

a

a

2

 

2

 

 

h c

 

 

 

 

1

 

 

 

 

,

(3.46)

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

a

a

 

 

2

 

 

h

 

d

 

 

 

 

1

 

 

2

 

,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

2

 

 

 

 

 

де

nD

 

1

 

 

 

 

;

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bn a1 a1 a2 a1 a2

2 2

Лекція 4 Розв’язування малих сферичних і сфероїдальних трикутників

Після одержання кінцевих значень виміряних напрямків або кутів на поверхні еліпсоїда переходять до розв’язаннятрикутників. Ця задача полягає в послідовному обчисленні довжин сторін трикутників триангуляції, коли відома одна сторона і кут в кожному трикутнику. В зв’язку з близкістю земного еліпсоїда до сфери різниця між сфероїдальними та сферичними трикутниками мала і обчислення трикутників тріангуляції зводиться до розв'язування сферичних трикутників.

Якщо розв'язувати трикутники за формулами сферичної тригонометрії, то сторони необхідно виражати в частинах радіуса, що незручно, так як сторони повинні бути виражені в метрах.

32

Тому трикутники тріангуляції розв'язують особливими методами, використовуючи теорему Лежандра

4.1.Розв'язання сферичних трикутників за теоремою Лежандра.

Нехай А В С - сферичний трикутник з сторонами в лінійній мірі a, b, c. .За сторонами a, b, c побудуємо плоский трикутник А1, B1, С1.

C

C1

Рис.4.1 .Принцип рішення сферичного трикутника по способу Лежандра.

Необхідно знайти різниці кутів сферичного трикутника А В С і плоского А1 В1 С1. Знаючи різниці А-А1; В-В1; С-С1 переходять від сферичних кутів до плоских з однаковими довжинами сторін.

Якщо позначити через R радіус кулі, на якому побудовано сферичний трикутник і застосувати формулу косинуса сторони для сферичного трикутника А В С, запишемо:

cos

a

cos

b

*cos

c

sin

b

*sin

c

*cos A

(4.1)

R

R

R

R

 

 

 

 

 

 

R

 

звідки:

cos a cos b *cos c

cosA R R R sin b *sin c

R R

Розкладемо в ряд і обмежимось трьома членами ряду:

cosx 1

x2

x4

 

 

 

...;

2

 

 

 

24

(4.2)

(4.3)

33

 

 

sin x x

 

 

 

x3

 

 

 

x5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тоді:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

a4

 

 

 

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

b4

 

 

 

c2

 

c4

 

 

 

 

 

 

(1

 

 

 

 

) (1

 

 

 

)(1

 

 

)

 

cosA

2R2

 

24R4

2R2

 

24R4

 

2R2

24R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b3

 

 

c

 

c3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

)(

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6R3

 

 

 

 

6R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2 c2 a2

 

 

 

 

 

a4 b4 c4 6b2c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24R4

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc

 

 

 

 

 

 

b2 c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В дальнійщому приймем до уваги, що:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1 x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

розкладаючи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1

b2 c2

) Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в ряд і обмежуючись другим членом розкладу, одержимо:

Т

 

b2 c2

 

 

 

 

 

 

 

(1

 

 

 

)

 

(4.6)

 

 

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

тоді :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2 c2 a2

 

 

a4

b4 c4 6b2c2

b2 c2

 

cosA

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

2bc

 

 

 

 

 

6R

 

 

 

 

 

 

24R bc

 

 

 

 

 

 

 

b2

c2 a2

 

a4

b4

c4 6b2c2 2b4 2b2c2

2b2a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2bc

 

 

 

24R2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2b2c2 2c4

2a2c2

 

 

 

 

24R2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При цьому шостою степінню нехтуємо.

34

cos A

 

b2

c2 a2

 

a4 b4

 

c4

 

2b2c2 2a2b2 2a2c

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; (4.7)

 

 

 

 

2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24R2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чому дорівнює така сама сторона у такому трикутнику?

 

 

b2

c2 a2

 

 

 

 

 

 

а2 = b2 + c2 – 2bc cosA1 ; (4.8)

 

 

 

cos A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; (4.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Із тригонометрії:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c2 a2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 A1 1 cos2

 

 

 

 

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 A1 1

b4

c4

a4

2b2c2 2a2b2

2a2c2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4b2c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 A1

4b2c2

b2

c4

a4

 

2b2c2 2a2b2 2a2c2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4b2c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

A1

a4 b4 c4 2b2c2 2a2b2 2a2c2

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4b2c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ліву і праву частину помножимо на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc

 

sin

2

A1

a4 b4 c4 2b2c2 2a2b2 2a2c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.11)

 

 

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24R2bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замітим, що другий член виразу (4.7) дорівнює правій частині (4.11) з

оберненим знаком. Тоді, другий член правої частини формули (4.7) буде :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc

 

sin

2

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BC

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosA cosA1

 

sin

2

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.12)

 

 

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звідси:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos A cos A1

 

sin

2

A1 ;

 

 

 

 

 

 

(4.13)

 

 

 

 

 

6R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Різницю косинусів замінимо її значення

35