三角形面积计算公式 三角形面积公式计算方法

2024-09-2902:33:00综合资讯0

在探索三角形面积的计算中,我们不能忽视一个极其重要的工具——海伦公式。

传统的三角形面积计算公式为:底×高÷2。这个方法的使用前提是我们必须知道三角形的高,否则无法进行计算。

基本公式:S△ABC=(底×高)/2

利用正弦定理,我们还可以使用以下公式来求解三角形的面积:

a/sinA=b/sinB=c/sinC=2R

其中,R代表三角形△ABC的外接圆半径

假设底边为b,对应的高度为h。

根据正弦定理:sinC=h/a,所以有h=asinC。

那么,三角形的面积S△ABC就可以表示为:bh/2=absinC/2。

同样,我们可以得到:

S△ABC=absinC/2=acsinB/2=bcsinA/2

这个公式可以用于根据角的正弦值来计算三角形的面积,但如果我们不知角的正弦值,则无法应用此公式。

进一步推导,我们知道:c/sinC=2R,因此sinC=c/2R。

从而,S△ABC=absinC/2=abc/4R

如果已知三角形的三边长度,我们是否能够求得其面积呢?

请参见下图:

已知:a、b、c

求解:S△ABC

解:设x=a-y

由此得:h^2=b^2-y^2

和:h^2=c^2-x^2

由x+y=a可得:

h^2=b^2-y^2=c^2-x^2

进而:x^2-y^2=c^2-b^2

由公式:(x+y)(x-y)=a(x-y)=c^2-b^2

得:x+y=a

x-y=(c^2-b^2)/a

计算得到:x=[a+(c^2-b^2)/a]/2

=(a^2+c^2-b^2)/2a

y=[a-(c^2-b^2)/a]/2

=(a^2-c^2+b^2)/2a

因此:

x=(a^2+c^2-b^2)/2a

y=(a^2-c^2+b^2)/2a

计算h^2:

h^2=b^2-y^2

=b^2-[(a^2-c^2+b^2)/2a]^2=

[4a^2b^2-(a^2-c^2+b^2)^2]/4a^2

从而,S△ABC=ah/2

(S△ABC)^2=(ah/2)^2=a^2h^2/4

=[4a^2b^2-(a^2-c^2+b^2)^2]/16

=[(2ab)^2-(a^2-c^2+b^2)^2]/16

=(2ab+a^2-c^2+b^2)(2ab-a^2+c^2-b^2)/16

=[(a+b)^2-c^2][c^2-(a-b)^2]/16=

(a+b+c)(a+b-c)(c+a-b)(c-a+b)/16

(S△ABC)^2=

(a+b+c)(a+b-c)(c+a-b)(c-a+b)/16

设p=(a+b+c)/2,则:

p-a=(a+b+c)/2-a=(b+c-a)/2

p-b=(a+b+c)/2-b=(a+c-b)/2

p-c=(a+b+c)/2-c=(a+b-c)/2

因此:

(S△ABC)^2=

(a+b+c)(a+b-c)(c+a-b)(c-a+b)/16

=[(a+b+c)/2][(b+c-a)/2][(a+c-b)/2][(a+b-c)/2]

=p(p-a)(p-b)(p-c)

最终得到海伦公式:p=(a+b+c)/2

S△ABC=√[p(p-a)(p-b)(p-c)]

作为一个例子:

已知:

△ABC的三边长度分别为4、13、15

求解:S△ABC

解:p=(a+b+c)/2

=(4+13+15)/2=32/2=16

S△ABC

=√[16×(16-4)×(16-13)×(16-15)]

=√(16×12×3×1)=√576=24

S△ABC=24

另一种方法:参见图示的辅助线

通过解方程,我们可以得到高为12

S△ABC=(4×12)/2=48/2=24

由此可以看出,当只知道三边长度时,应用海伦公式可以直接求得三角形的面积,这比起需要辅助线和解方程的传统方法要简便得多。