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