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Hyperbolic law of cosines

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2306: 3600: 1831: 3114: 2301:{\displaystyle {\begin{aligned}&&\cosh \xi &=\cosh \eta \cosh \zeta -\sinh \eta \sinh \zeta \cos \alpha \\&\Rightarrow &{\frac {1}{\sqrt {1-\tanh ^{2}\xi }}}&={\frac {1}{\sqrt {1-\tanh ^{2}\eta }}}{\frac {1}{\sqrt {1-\tanh ^{2}\zeta }}}-{\frac {\tanh \eta }{\sqrt {1-\tanh ^{2}\eta }}}{\frac {\tanh \zeta }{\sqrt {1-\tanh ^{2}\zeta }}}\cos \alpha \\&\Rightarrow &\tanh \xi &={\frac {\sqrt {-\tanh ^{2}\zeta -\tanh ^{2}\eta +2\tanh \eta \tanh \zeta \cos \alpha +\left(\tanh \eta \tanh \zeta \sin \alpha \right)^{2}}}{1-\tanh \eta \tanh \zeta \cos \alpha }}\end{aligned}}} 3595:{\displaystyle {\begin{aligned}&&\cosh \xi &=\cosh \eta \cosh \zeta -\sinh \eta \sinh \zeta \cos \alpha \\&\Rightarrow &{\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {U^{2}}{c^{2}}}}}}&={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}{\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {u^{2}}{c^{2}}}}}}-{\frac {v/c}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}{\frac {u/c}{\sqrt {1-{\frac {u^{2}}{c^{2}}}}}}\cos \alpha \\&\Rightarrow &U&={\frac {\sqrt {-u^{2}-v^{2}+2vu\cos \alpha +\left({\frac {vu\sin \alpha }{c}}\right)^{2}}}{1-{\frac {v}{c^{2}}}u\cos \alpha }}\end{aligned}}} 2910: 845: 2381: 245: 2905:{\displaystyle {\begin{aligned}&&\left&=\left\\&&U^{2}&=U_{x}^{2}+U_{y}^{2},\ u^{2}=u_{x}^{2}+u_{y}^{2},\ \tan \alpha ={\frac {u_{y}}{u_{x}}}\\&\Rightarrow &U&={\frac {\sqrt {-u^{2}-v^{2}+2vu\cos \alpha +\left({\frac {vu\sin \alpha }{c}}\right){}^{2}}}{1-{\frac {v}{c^{2}}}u\cos \alpha }}\end{aligned}}} 819: 65: 1695: 566: 1157: 553: 1265: 240:{\displaystyle A=\operatorname {arccos} {\frac {\cos \left(\alpha {\sqrt {-1}}\right)-\cos \left(\beta {\sqrt {-1}}\right)\cos \left(\gamma {\sqrt {-1}}\right)}{\sin \left(\beta {\sqrt {-1}}\right)\sin \left(\gamma {\sqrt {-1}}\right)}}} 1555: 425: 437: 4110: 4069: 1047: 3101: 3119: 2386: 1836: 814:{\displaystyle \cos \beta \,p\left({\frac {a}{r}}\right)p\left({\frac {s}{r}}\right)=q\left({\frac {a}{r}}\right)q\left({\frac {s}{r}}\right)-q\left({\frac {\lambda }{r}}\right),\quad \left} 1180: 1480: 950: 1039:, the following two rules hold. The first is an analogue of Euclidean law of cosines, expressing the length of one side in terms of the other two and the angle between the latter: 889: 1414: 1382: 1350: 4133: 1811: 1304: 2350: 2960: 258: 1037: 1008: 979: 1536: 918: 1175:
The second law has no Euclidean analogue, since it expresses the fact that lengths of sides of a hyperbolic triangle are determined by the interior angles:
4055: 1690:{\displaystyle \sinh ^{2}{\frac {a}{2k}}=\sinh ^{2}{\frac {b-c}{2k}}+\sinh {\frac {b}{k}}\sinh {\frac {c}{k}}\sin ^{2}{\frac {\alpha }{2}},} 3933:
Lobachevsky, N. (1898) . "Über die Anfangsgründe der Geometrie" [On the beginnings of geometry]. In Engel, F.; Stäckel, P. (eds.).
3620: 4028: 4002: 3923: 3822: 1152:{\displaystyle \cosh {\frac {a}{k}}=\cosh {\frac {b}{k}}\cosh {\frac {c}{k}}-\sinh {\frac {b}{k}}\sinh {\frac {c}{k}}\cos \alpha ,} 1538:
is small, and being solved for, the numerical precision of the standard form of the hyperbolic law of cosines will drop due to
548:{\displaystyle \cos a{\sqrt {k}}=\cos b{\sqrt {k}}\cdot \cos c{\sqrt {k}}+\sin b{\sqrt {k}}\cdot \sin c{\sqrt {k}}\cdot \cos A} 2968: 4155: 4160: 4020: 3906:
Houzel, Christian (1992). "The Birth of Non-Euclidean Geometry". In Boi, L.; Flament, D.; Salanskis, J. M. (eds.).
4105: 2325: 41: 3911: 1543: 57: 33: 1427: 60:
can be related to spheres of imaginary radius, thus he arrived at the hyperbolic law of cosines in the form:
923: 37: 3953: 1387: 1270: 857: 1355: 1321: 4100: 3615: 892: 832: 250: 21: 17: 1260:{\displaystyle \cos \alpha =-\cos \beta \cos \gamma +\sin \beta \sin \gamma \cosh {\frac {a}{k}}.} 3944: 3837: 2329: 1820: 1707: 851: 1280: 4065: 4051: 4024: 3998: 3919: 3863: 3818: 1547: 828: 429: 2335: 20:, the "law of cosines" is a pair of theorems relating the sides and angles of triangles on a 3892: 2914:
It turns out that this result corresponds to the hyperbolic law of cosines - by identifying
4038: 2917: 4034: 3973: 3915: 1539: 1013: 984: 955: 558: 3934: 1513: 897: 4104: 4086: 844: 3969: 3864:"Intorno alle superficie le quali hanno costante il prodotto de due raggi di curvatura" 2373: 2361: 53: 25: 4139: 4149: 3897: 3880: 3852: 4068:(1909). "Ăśber die Zusammensetzung der Geschwindigkeiten in der Relativtheorie" [ 3866:[About surfaces which have constant the product of two radii of curvature]. 3610: 29: 1482:
this angle was later called "angle of parallelism" and Lobachevsky noted it by "
4012: 420:{\displaystyle \cos A\sin b\sin c-\cos b\cos c=\cos a;\quad \rightarrow \left} 1318:
are "parallel", the first member equals 1; let us suppose in addition that
3854:
Non-Euclidean Geometry: A Critical and Historical Study of Its Development
2963: 2357: 824: 3908:
1830–1930: A Century of Geometry: Epistemology, History and Mathematics
4106:"Ăśber die nichteuklidische Interpretation der Relativtheorie"  4093:
The first elements of geometry. Reviewed and new added observations
4088:
Geometriae prima elementa. Recensuit et novas observationes adjecit
3842: 1269:
Houzel indicates that the hyperbolic law of cosines implies the
432:
gave it in relation to surfaces of constant negative curvature:
4111:
On the Non-Euclidean Interpretation of the Theory of Relativity
3954:"Beiträge zur Theorie der kürzesten Linien auf krummen Flächen" 2332:
for the x and y-directions as well as under an arbitrary angle
4070:
On the Composition of Velocities in the Theory of Relativity
1700:
Relativistic velocity addition via hyperbolic law of cosines
3096:{\displaystyle {\scriptstyle \left(\left=\left\right)},} 4050:(in Hungarian). Szalay Könyvkiadó és Kereskedőház Kft. 2973: 1819:), and by using hyperbolic identities in terms of the 1753: 1735: 1717: 860: 3117: 2971: 2920: 2384: 2338: 1834: 1710: 1558: 1516: 1430: 1390: 1358: 1324: 1283: 1183: 1050: 1016: 987: 958: 926: 900: 569: 440: 261: 68: 4115:
Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung
3594: 3095: 2954: 2904: 2344: 2300: 1805: 1689: 1530: 1474: 1408: 1376: 1344: 1298: 1259: 1151: 1031: 1002: 973: 944: 912: 883: 813: 547: 419: 239: 3989:Pauli, Wolfgang (1981) . "Theory of Relativity". 1823:, the hyperbolic law of cosines can be written: 3958:Journal fĂĽr die reine und angewandte Mathematik 1275: 3978:Encyclopädie der mathematischen Wissenschaften 3943:] (in German). Leipzig: Teubner. pp.  3881:"Non-Euclidean Geometry: A Re-interpretation" 2368:the velocity of another object or frame, and 1542:, for exactly the same reason it does in the 1273:in the case of an ideal hyperbolic triangle: 52:Describing relations of hyperbolic geometry, 40:. It can also be related to the relativistic 8: 3643: 4095:] (in Latin). Köln: Bachem. p. 66. 3717: 3769: 3896: 3841: 3565: 3556: 3542: 3514: 3479: 3466: 3456: 3414: 3404: 3398: 3382: 3376: 3365: 3355: 3349: 3333: 3327: 3313: 3303: 3297: 3285: 3274: 3264: 3258: 3246: 3228: 3218: 3212: 3200: 3118: 3116: 3016: 3000: 2984: 2972: 2970: 2919: 2875: 2866: 2852: 2850: 2821: 2787: 2774: 2764: 2734: 2724: 2718: 2694: 2689: 2676: 2671: 2658: 2642: 2637: 2624: 2619: 2602: 2578: 2566: 2557: 2539: 2529: 2523: 2515: 2509: 2502: 2487: 2475: 2466: 2446: 2439: 2416: 2400: 2385: 2383: 2337: 2250: 2164: 2145: 2135: 2083: 2059: 2044: 2020: 2002: 1986: 1971: 1955: 1933: 1917: 1835: 1833: 1752: 1734: 1716: 1709: 1674: 1665: 1651: 1635: 1603: 1594: 1572: 1563: 1557: 1520: 1515: 1458: 1429: 1389: 1357: 1334: 1323: 1282: 1244: 1182: 1127: 1111: 1092: 1076: 1057: 1049: 1015: 986: 957: 925: 899: 873: 864: 859: 776: 763: 756: 720: 707: 700: 677: 653: 632: 608: 587: 579: 568: 526: 507: 488: 469: 450: 439: 402: 383: 364: 260: 219: 190: 159: 130: 98: 81: 67: 3689: 3639: 1475:{\displaystyle 1=\sin \beta \cosh(a/k);} 4023:. §3.10 Hyperbolic triangles and trig. 3784: 3780: 3778: 3757: 3737: 3677: 3658: 3656: 3646:, §3.10 Hyperbolic triangles and trig; 3632: 3795: 3741: 3721: 3701: 3673: 3671: 3647: 1310:is rejected to infinity and the sides 945:{\displaystyle \alpha ,\beta ,\gamma } 3662: 7: 3976:[The Theory of Relativity]. 3745: 3725: 3705: 1825: 1041: 3834:The Hyperbolic Theory of Relativity 4140:Velocity Compositions and Rapidity 3817:(2nd ed.). 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Index

hyperbolic geometry
hyperbolic plane
law of cosines
trigonometry
spherical law of cosines
spherical trigonometry
velocity addition formula
Franz Taurinus
spherical law of cosines
Nikolai Lobachevsky
Ferdinand Minding
Delfino Codazzi
rapidity
Arnold Sommerfeld
Vladimir Varićak

Gaussian curvature
hyperbolic triangle
angle of parallelism
rounding errors
Spherical law of cosines
law of haversines
1
hyperbolic tangent
velocity addition formulas
special relativity
velocity
inertial frames
speed of light
rapidities

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