Как вычислить площадь треугольника с разными сторонами. Площадь треугольника
Некоторые из задач по геометрии, а если точнее, то по планиметрии, требуют нахождения площади какой-то заданной фигуры. Площадь любой фигуры может быть как конечной целью задачи, так и промежуточным вычислением, необходимым для подстановки в более сложную формулу. Часто в таких задачах просят найти площадь треугольника. Начальные данные могут быть разными. В одних случаях известна какая-то сторона треугольника и значение высоты, проведенной к ней, в других - периметр треугольника и так далее.
Допустим, задано найти площадь треугольника, если известно три стороны. Для нахождения площади такого треугольника используется формула Герона. Чтобы определить площадь по этой формуле требуется сначала вычислить полупериметр треугольника (п) . Зная значения всех трех сторон, сделать это элементарно. Нужно суммировать все стороны треугольника - это будет его периметр, а затем разделить полученное значение на два. После этого надо от значения полупериметра вычесть по очереди значения длины каждой из трех заданных сторон треугольника, то есть из п вычесть а, потом из п вычесть b и, наконец, из п вычесть с.
Полученные три разности следует перемножить между собой и это произведение снова умножить на значение полупериметра. Проведя все перечисленные действия и получив результат умножения, надо из этого результата извлечь квадратный корень. То число, которое получится после извлечения квадратного корня, и будет площадью заданного треугольника. Если записать вкратце, то формула площади треугольника будет такая: площадь (S) =корень кв-ный из (п*(п-а) *(п-b) *(п-с)) . Как можно понять из формулы, решается вопрос нахождения треугольника с известными значениями сторон очень легко.
Например, как найти площадь треугольника, если известны 3 стороны: сторона а равняется 3 сантиметрам, сторона b равняется 4 сантиметрам и сторона с равняется 2 сантиметрам. Периметр этого треугольника будет равен а + b + с = 3 сантиметра + 4 сантиметра + 2 сантиметра = 9 см. Значит полупериметр равняется 9: 2=4,5 сантиметраПолучим: S=корень кв-ный из (4,5 сантиметра * (4,5 сантиметра - 3 сантиметра) * (4,5 сантиметра - 4 сантиметра) * (4,5 сантиметра - 2 сантиметра)) = 2,9 квадратных сантиметров
А что, если значения сторон не только известны, но также указано, что они равны по условию задачи? В таком случае, как найти площадь треугольника, если известны все стороны, а также они равны? Можно, конечно, тоже вычислить ее по рассмотренной выше формуле Герона, но зачем лишние расчеты, если для такого треугольника выведена другая формула, которая гораздо проще формулы Герона. По этой формуле нужно сначала высчитать кв-ный корень из числа 3, затем возвести во вторую степень значение длины стороны треугольника, перемножить это значение во второй степени с корнем из числа 3 и полученное в результате умножения произведение разделить на число 4. Получится площадь заданного треугольника. При записи эта формула выглядит так: S=(a^2*корень(3)) /4
Пусть имеется треугольник с одинаковой длиной сторон, равной 3 сантиметрам. По этой формуле можно получить площадь такого треугольника: S=(3^2*корень(3)) /4=3,9 квадратных сантиметров. Чтобы проверить, правильно или нет вычислено значение площади конкретного треугольника, можно провести дополнительные расчеты по ф-ле Герона и сверить полученные результаты.
Полупериметр (п) =(3+3+3) /2=4,5 сантиметра. По формуле Герона находится: S=корень кв-ный из (4,5 сантиметра * (4,5 сантиметра - 3 сантиметра) * (4,5 сантиметра - 3 сантиметра) * (4,5 сантиметра - 3 сантиметра)) = 3,9 квадратных сантиметров. Оба значения площади, найденные по разным формулам, совпадают. Значит площадь треугольника определена правильно. Решая какие-нибудь другие задачи, следует учитывать данные в условии и использовать соответствующую этим данным формулу.
Формул для вычисления площади треугольника в интернете можно найти свыше 10. Немало из них применяется в задачах с известными сторонами и углами треугольника. Однако есть ряд сложных примеров где по условию задания известны только одна сторона и углы треугольника, или радиус описанной или вписанной окружности и еще одна характеристика. В таких случаях простую формулу применить не удастся.
Приведенные ниже формулы позволят решить 95 процентов задач в которых требуется найти площадь треугольника.
Перейдем к рассмотрению распространенных формул площади.
Рассмотрим треугольник изображен на рисунке ниже
На рисунке и далее в формулах введены классические обозначения всех его характеристик
a,b,c
– стороны треугольника,
R
– радиус описанной окружности,
r
– радиус вписанной окружности,
h[b],h[a],h[c]
– высоты, проведенные в соответствии со сторонами a,b,c.
alpha, beta,hamma –
углы возле вершин.
Основные формулы площади треугольника
1. Площадь равна половине произведения стороны треугольника на высоту опущенной к этой стороне. На языке формул это определение можно записать так
Таким образом, если известна сторона и высота - то площадь найдет каждый школьник.
Кстати, из этой формулы можно вывести одну полезную зависимость между высотами
2. Если учесть, что высота треугольника через соседнюю сторону выражается зависимостью
То с первой формулы площади следуют однотипные вторые
Внимательно посмотрите на формулы - их легко запомнить, поскольку в произведении фигурирует две стороны и угол между ними. Если правильно обозначить стороны и углы треугольника (как на рисунке выше) то получим две стороны a,b и угол связан с третьей С (hamma).
3. Для углов треугольника справедливо соотношение
Зависимость позволяет применять в вычислениях следующие формулы площади треугольника
Примеры на эту зависимость встречаются крайне редко, но помнить что есть такая формула Вы должны.
4. Если известна сторона и два прилегающих угла то площадь находится по формуле
5. Формула площади через сторону и котангенс прилегающих углов следующая
Перестановкой индексов можете получить зависимости для других сторон.
6. Приведенная ниже формула площади используется в задачах когда вершины треугольника заданы на плоскости координатами . В этом случае площадь равна половине определителя взятого по модулю.
7. Формула Герона
применяют в примерах с известными сторонами треугольника.
Сначала находят полупериметр треугольника
А затем определяют площадь по формуле
или
Ее довольно часто используют в коде программ калькуляторов.
8. Если известны все высоты треугольника то площадь определяют по формуле
Она сложна для вычисления на калькуляторе, однако в пакетах MathCad, Mathematica, Maple площадь находится на «раз два ».
9.
Следующие формулы используют известны радиусы вписанных и описанных окружностей.
В частности, если известно радиус и стороны треугольника, или его периметр то площадь вычисляется согласно формуле
10. В примерах где задано стороны и радиус или диаметр описанной окружности площадь находят по формуле
11. Следующая формула определяет площадь треугольника через сторону и углы треугольника.
Ну и напоследок - частные случаи:
Площадь прямоугольного треугольника
с катетами a
и b
равна половине их произведения
Формула площади равностороннего (правильного) треугольника
=
= одной четвертой произведения квадрату стороны на корень из тройки.
Чтобы определить площадь треугольника, можно пользоваться разными формулами. Из всех способов самый легкий и часто применяемый - это умножение высоты на длину основания с последующим делением полученного результата на два. Однако данный метод далеко не единственный. Ниже вы сможете прочесть, как найти площадь треугольника, используя разные формулы.
Отдельно мы рассмотрим способы вычисления площади специфических видов треугольника - прямоугольного, равнобедренного и равностороннего. Каждую формулу мы сопровождаем коротким пояснением, которое поможет вам понять ее суть.
Универсальные способы нахождения площади треугольника
В приведенных ниже формулах используются специальные обозначения. Мы расшифруем каждое из них:
- a, b, c – длины трех сторон рассматриваемой нами фигуры;
- r – радиус окружности, которая может быть вписана в наш треугольник;
- R – радиус той окружности, которая может быть описана вокруг него;
- α - величина угла, образованного сторонами b и с;
- β - величина угла между a и c;
- γ - величина угла, образованного сторонами а и b;
- h – высота нашего треугольника, опущенная из угла α на сторону а;
- p – половина суммы сторон a, b и с.
Логически понятно, почему можно находить площадь треугольника этим способом. Треугольник легко достраивается до параллелограмма, в котором одна сторона треугольника будет выполнять роль диагонали. Площадь параллелограмма находится умножением длины одной из его сторон на значение высоты, проведенной к ней. Диагональ разделяет этот условный параллелограмм на 2 одинаковых треугольника. Следовательно, совершенно очевидно, что площадь нашего исходного треугольника должна равняться половине площади этого вспомогательного параллелограмма.
S=½ a · b·sin γ
Согласно этой формуле, площадь треугольника находится умножением длин двух его сторон, то есть а и b, на синус образованного ими угла. Эта формула логически выводится из предыдущей. Если опустить высоту из угла β на сторону b, то, согласно свойствам прямоугольного треугольника, при умножении длины стороны a на синус угла γ получаем высоту треугольника, то есть h.
Площадь рассматриваемой фигуры находим путем умножения половины радиуса окружности, которую в него можно вписать, на его периметр. Иными словами, находим произведение полупериметра на радиус упомянутой окружности.
S= a · b · с/4R
Согласно данной формуле, необходимую нам величину можно найти путем деления произведения сторон фигуры на 4 радиуса окружности, вокруг нее описанной.
Эти формулы универсальны, так как дают возможность определить площадь любого треугольника (разностороннего, равнобедренного, равностороннего, прямоугольного). Можно это сделать и при помощи более сложных вычислений, на которых мы подробно останавливаться не станем.
Площади треугольников со специфическими свойствами
Как найти площадь прямоугольного треугольника? Особенностью этой фигуры является то, что две ее стороны одновременно являются ее высотами. Если а и b являются катетами, а с становится гипотенузой, то площадь находим так:
Как найти площадь равнобедренного треугольника? В нем две стороны с длиной а и одна сторона с длиной b. Следовательно, его площадь определить можно путем деления на 2 произведения квадрата стороны а на синус угла γ.
Как найти площадь равностороннего треугольника? В нем длина всех сторон равняется а, а величина всех углов - α. Его высота равна половине произведения длины стороны а на корень квадратный из 3. Чтобы найти площадь правильного треугольника, нужно квадрат стороны а умножить на корень квадратный из 3 и разделить на 4.
Как вы можете помнить из школьной программы по геометрии, треугольник – это фигура, образованная из трех отрезков, соединяющихся тремя точками, не лежащими на одной прямой. Треугольник образует три угла, отсюда и название фигуры. Определение может быть и иным. Треугольник можно так же назвать многоугольником с тремя углами, ответ будет так же верным. Треугольники делятся по числу равных сторон и по величине углов в фигурах. Так выделяют такие треугольники, как равнобедренный, равносторонний и разносторонний, а так же прямоугольный, остроугольный и тупоугольный, соответственно.
Формул вычисления площади треугольника очень много. Выбирать, как найти площадь треугольника, т.е. какой формулой воспользоваться, только вам. Но стоит отметить лишь некоторые обозначения, которые используются во многих формулах вычисления площади треугольника. Итак, запоминайте:
S – это площадь треугольника,
a, b, c – это стороны треугольника,
h – это высота треугольника,
R – это радиус описанной окружности,
p – это полупериметр.
Вот основные обозначения, которые могут вам пригодиться, если вы совершенно забыли курс геометрии. Ниже будут приведены наиболее понятные и не сложные варианты вычисления неизвестной и загадочной площади треугольника. Это не сложно и пригодится как вам в домашних нуждах, так и для помощи своим детям . Давайте вспомним, как вычислить площадь треугольника проще простого:
В нашем случае площадь треугольника равна: S = ½ * 2,2 см. * 2,5 см. = 2,75 кв.см. Помните, что площадь измеряется в квадратных сантиметрах (кв.см.).
Прямоугольный треугольник и его площадь.
Прямоугольный треугольник – это треугольник, у которого один угол равен 90 градусам (потому называется прямым). Прямой угол образуют две перпендикулярные линии (в случае с треугольником – два перпендикулярных отрезка). В прямоугольном треугольнике прямой угол может быть только один, т.к. сумма всех углов одного любого треугольника равна 180 градусам. Получается, что 2 других угла должны делить между собой оставшиеся 90 градусов, например 70 и 20, 45 и 45 и т.д. Итак, основное вы вспомнили, осталось узнать, как найти площадь прямоугольного треугольника. Представим, что перед нами вот такой прямоугольный треугольник, и нам необходимо найти его площадь S.
1. Самый простой способ определения площади прямоугольного треугольника высчитывается по следующей формуле:
В нашем случае, площадь прямоугольного треугольника равна: S = 2,5 см. * 3 см. / 2 = 3,75 кв.см.
В принципе, больше нет необходимости выверения площади треугольника иными способами, т.к. в быту пригодится и поможет только этот. Но существуют и варианты измерения площади треугольника через острые углы.
2. Для других способов вычисления необходимо иметь таблицу косинусов, синусов и тангенсов. Посудите сами, вот какие варианты вычисления площадей прямоугольного треугольника еще можно использовать:
Мы решили воспользоваться первой формулой и с небольшими помарками (чертили в блокноте и использовали старую линейку и транспортир), но у нас вышел верный расчет:
S = (2,5*2,5)/(2*0,9)=(3*3)/(2*1,2). У нас вышли такие результаты 3,6=3,7, но с учетом сдвига клеток, этот нюанс нам можно простить.
Равнобедренный треугольник и его площадь.
Если перед вами стоит задача вычислить формулу равнобедренного треугольника, то проще всего воспользоваться главной и как считается классической формулой площади треугольника.
Но для начала, перед тем, как найти площадь равнобедренного треугольника, узнаем, что это за фигура такая. Равнобедренным треугольником называется треугольник, у которого две стороны имеют одинаковую длину. Эти две стороны называются боковыми, третья сторона называется основанием. Не путайте равнобедренный треугольник с равносторонним, т.е. правильным треугольником, у которого все три стороны равны. В таком треугольнике нет особых тенденций к углам, точнее к их величине. Однако углы у основания в равнобедренном треугольнике равны, но отличаются от угла между равными сторонами. Итак, первую и главную формулу вы уже знаете, осталось узнать, какие еще формулы определения площади равнобедренного треугольника известны:
