Содержание

Площадь треугольника на плоскости
Урок 3
Площадь треугольника по координатам вершин — формулы для расчета
Самый простой многоугольник и вектор
Фигура на плоскости
Направленный отрезок
Методы вычисления площади по координатам
Универсальный подход
Использование формулы Герона
Другие способы
Решение задачи
🎥 Видео

Видео:✓ Новая формула площади треугольника | Ботай со мной #108 | Борис ТрушинСкачать

Площадь треугольника на плоскости

Пусть точки A(x₁;y₁), B(x₂;y₂), C(x₃;y₃) – вершины треугольника, тогда площадь треугольника выражается формулой

В формуле правая сторона — это определитель второго порядка.

Площадь треугольника является положительной величиной и поэтому перед определителем берём знак «плюс», в случае, если значение положительно, и минус в противном случае, то есть отрицательно.

Примечание
Если вершина C треугольника совпадает с началом координат, то есть x₃=y₃=0, то формула площади треугольника примет вид

Пример
Найти площадь треугольника с вершинами A(2;-4), B(-5;-6) и C(1;3)

Решение
Пусть примем A за первую вершину, B — за вторую и C — за третью, тогда находим:

,так как получился отрицательный знак, следовательно перед определителем берём знак «минус»

[S = ( — frac)cdot( — 51) = 25,5]

Если вершины треугольника переобозначим немного в другом порядке, допустим, первой вершиной A, второй вершиной C и третьей вершиной B, тогда получим выражение:

В этом случае, необходимо взять знак « плюс « и получим снова площадь треугольника S=25,5

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 4.5 / 5. Количество оценок: 2

Урок 3

расстояние между двумя точками.

деление отрезка в данном отношении.

Расстояние между двумя точками.

теорема 4 . для любых двух точек м 1 (х 1 ;у 1 ) и м 2 (х 2 ;у 2 ) Плоскости расстояние d между ними выражается формулой:

доказательство. оПустим из точек м 1 и м 2 ПерПендикуляры м 1 в и м 1 а соответственно на оси оу и ох и обозначим через точку к точку Пересечения Прямых м 1 в и м 1 а. точка к имеет координаты (х 2 ;у 1 ). согласно теореме 3 имеем l м 1 к l = l х 2 — х 1 l и l м 2 к l = l у 2 — у 1 l.

так как Полученный треугольник Прямоугольный, то По теореме Пифагора

d 2 = м 1 м 2 2 =м 1 к 2 +м 2 к 2 или . теорема доказана.

Пример 1. найти расстояние между точками а(-2;3) и в(5;4).

решение. исПользуя данную формулу, Получим:&amP;NbSP;

уПражнение. даны точки а(0;0), в(3;-4), с(-3;4). найдите расстояние между точками: а) аи в; б) в и с; в) а и с. (ответ: а) 5, б) 10, в) 5)

теорема 5. для любых трех точек a ( x 1 ; y 1 ), b ( x 2 ; y 2 ) и c ( x 3 ; y 3 ), не лежащих на одной Прямой, Площадь S треугольника авс находится По формуле: S abc =1/2 |( x 2 – x 1 )( y 3 – y 1 ) – ( x 3 – x 1 )( y 2 – y 1 )| .

доказательство. Площадь треугольника авс, изображенного на рисунке, можно найти так:

S=S adec +S bceF — S abFd (*) , где S adec , S bceF , S abFd — Площади соответствующих траПеций.

выражая Площадь каждой траПеции через координаты точек а, в и с, находим:

S adec =1/2 (ad+ce)*de = 1/2( x 3 – x 1 )( y 3 + y 1 )

S bceF =1/2 (ec+bF)*eF = 1/2 ( x 2 – x 3 )( y 2 + y 3 )

S abFd =1/2 (ad+bF)*dF = 1/2 ( x 2 – x 1 )( y 2 + y 1 )

Подставим эти равенства в формулу (*), Получим формулу: S =1/2 |( x 1 – x 2 )( y 1 + y 2 ) +( x 2 – x 3 )( y 2 + y 3 ) + ( x 3 – x 1 )( y 3 + y 1 )| , из которой После Преобразований следует искомая формула для Площади треугольника.

формула Площади треугольника верна для любого расПоложения точек а, в, с на Плоскости, а не только для такого, как Показано на рисунке, При условии, что обход вершин а > в > с совершается Против часовой стрелки.

если же вершины треугольника авс расПоложены так, что обход а>в>с совершается По часовой стрелке, то Правая часть формулы меняет знак на ПротивоПоложный и для Площади треугольника авс надо взять то же выражение со знаком «-«.

Пример 2. даны точки а(1;1), в(6;4), с(8;2). найти Площадь треугольника авс.

решение. Подставляя координаты точек в формулу для Площади треугольника, Получим:

S abc =1/2 |(6 – 1)(2 –1) – (8 – 1)(4 – 1)| = 1/2 l-16l =8

уПражнение. вычислить Площадь треугольника, вершинами которого являются точки: а) а(2;-3), в(3;2), с(-2;5) б) м(-3;2), к(5;-2), о(1;3) в) х(3;-4), у(-2;3), т(4;5). (ответ: а) 14, б) 12, в) 25).

Деление отрезка в данном отношении.

Пусть на Плоскости дан Произвольный отрезок м 1 м 2 и Пусть м — любая точка этого отрезка, отличная от точки м 2 .

число л , оПределяемое равенством называется отношением , в котором точка м делит отрезок м 1 м 2.

задача о делении отрезка в данном отношении состоит в том, чтобы По данному отношению Л и данным координатам точек м 1, м 2 найти координаты точки м.

эту задачу Позволяет решить следующая теорема.

терема 6. если точка м(х;у) делит отрезок м 1 м 2 в отношении Л ;то координаты этой точки оПределяются формулами: ; ,где (х 1 ; у 1 ) — координаты точки м 1 , (х 2 ; у 2 ) — координаты точки м 2 .

доказательство. Пусть Прямая м 1 м 2 не ПерПендикулярна оси ох. оПустим ПерПендикуляры из точек м 1, м 2 , м на ось ох и обозначим точки их Пересечения с осью ох соответственно через р 1 , р и р 2 (см рис). на основании известной теоремы о ПроПорциональности отрезков Прямых, заключенных между Параллельными Прямыми, заключаем, что = . но По теореме 3 имеем l р 1 р l=lх-х 1 l и l рр 2 l=lх 2 -хl. так как числа

( x – x 1 ) и (х 2 – х) имеют один и тот же знак ( При x 1 x 2 они Положительны, а При x 1 > x 2 – отрицательны), то . Поэтому , откуда . если Прямая м 1 м 2 ПерПендикулярна оси ох, то х 1 = х 2 =х и эта формула также, очевидно, верна. формула для вычисления второй координаты у выводится аналогично. теорема доказана.

следствие. если точка м(х;у) середина отрезка м 1 м 2 ,то Л =1, то координаты этой точки Примут вид: и

,где (х 1 ; у 1 ) — координаты точки м 1 , (х 2 ; у 2 ) — координаты точки м 2 . таким образом, каждая координата середины отрезка равна Полусумме соответствующих координат.

Пример 3. даны точки а(-2;3) и в(4;6). отрезок, ограниченный этими точками, разделен в отношении Л =2. найдите координаты точки м(х;у).

решение. Подставим координаты точек и Л =2 в формулы, Получим: х= (-2+2*4) / (1+2)=2; у= (3+2*6) / (1+2)=5. следовательно, координаты точки деления м(2;5).

таким образом, из рассмотренных нами задач наглядно видно, как метод координат Позволяет решить геометрические задачи чисто алгебраически.

на оси ох найдите точку, расстояние которой от точки а(3;4) равно 5. (ответ: (6;0) и (0;0))

точка м является серединой отрезка оа, соединяющего начало координат о с точкой а(-5;2). найдите координаты точки м. (ответ: (-2,5;1))

точка м(2;3) делит отрезок ав в отношении 1:2. найдите координаты точки в, если известно, что точка а имеет координаты (1;2). (ответ: в(4;5))

вершинами треугольника служат точки а(-2;1), в(2;2), с(4;у). Площадь треугольника равна 15. оПределите ординату вершины с. (ответ: 10 или -5).

найдите координаты центра тяжести однородной Пластинки, имеющей форму треугольника с вершинами а(-2;1), в(2;-1), с(4;3).(ответ: х=4 / 3, у=1, указание: центр тяжести треугольника находится в точке Пересечения его медиан, которая делит каждую из медиан в отношении 2:1, считая от вершины)

Площадь треугольника равна 3, две его вершины — точки а(3;1) и в(1;-3). найдите координаты третьей вершины, если известно, что она лежит на оси ординат. (ответ: с(0;-8) или с(0;2))

Площадь Параллелограмма равна 12, две его вершины — точки а(-1;3) и в(-2;4). найдите две другие вершины Параллелограмма, если известно, что точка Пересечения его диагоналей лежит на оси абсцисс. (ответ: (-7;-3) и (-6;-4) или (17;-3) и (18;-4))

вершины треугольника — точки а(3;6), в(-1;3) и с(2;-1). найдите длину его высоты, Проведенной из вершины с. (ответ:5)

три вершины Параллелограмма- точки а(3;7), в(2;-3) и с(-1;4). найдите длину высоты, оПущенной из вершины в на сторону ас. (ответ: 7 или 4)

отрезок, ограниченный точками а(1;-3) и в(4;3), разделен на три равные части. оПределите координаты точек деления. (ответ: (2;-1) и (3;1))

оПределите координаты концов отрезка а и в, который точками к(2;2) и м(1;5) разделен на три равные части. (ответ: а(3;-1) и в(0;8))

три вершины Параллелограмма — точки а(3;-5), в(5;-3) и с(-1;3). оПределите четвертую вершину, ПротивоПоложную в. (ответ: (-3;1))

найдите Площадь Пятиугольника с вершинами о(0;0), а(3;-2), в(5;-1), с(8;4) и е(4;5). (ответ: 29,5)

Автор: Вяликова Мария Владимировна — учитель математики и информатики высшей квалификационной категории МАОУ Пролетарская СОШ Новгородского района Новгородской области

Видео:Высшая математика. 3 урок. Аналитическая геометрия. Вычисление площади треугольникаСкачать

Площадь треугольника по координатам вершин — формулы для расчета

Видео:Математика без Ху!ни. Смешанное произведение векторовСкачать

Самый простой многоугольник и вектор

Чтобы найти площадь треугольника через векторы и известные координаты его вершин, необходимо подробнее познакомиться с этими геометрическими объектами. Знание их свойств позволяет легко вычислять разные характеристики изучаемой фигуры, включая периметр, высоту, углы при вершинах и другие. При этом используются универсальные математические операции, которые можно применять с успехом не только для треугольника, но и для других многоугольников.

Фигура на плоскости

Треугольник в геометрии представляет собой самый простой многоугольник, который лежит всегда в одной плоскости, даже если фигура рассматривается в трехмерном пространстве. Состоит он из сторон и вершины.

Сторон и вершин у фигуры по три. Сторона является отрезком, а вершина — это точка пересечения этих отрезков. Для нее характерен определенный угол. Все углы треугольника являются разными в общем случае, их сумма всегда соответствует 180°. Однако, существуют специальные типы фигуры, для которых либо два угла равны друг другу (равнобедренный), либо все три (равносторонний). В задачах называют треугольники по имени их трех вершин, обозначенных латинскими буквами, например, ABC или NPQ.

Для треугольника важное значение имеют следующие отрезки:

делящий противоположную углу сторону пополам — медиана;
разделяющий угол при вершине на два равных — биссектриса;
падающий под прямым углом на противоположную углу сторону — высота.

Высота, например, используется для расчета площади фигуры. Для равностороннего треугольника все эти отрезки совпадают друг с другом для любой вершины, а для равнобедренного они одинаковы лишь для угла, образованного равными сторонами.

Направленный отрезок

Вектором называют линейный элемент, который имеет начало и конец. Для его определения удобнее всего использовать координатную плоскость. Она представляет собой две направленные оси, имеющие шкалу и пересекающиеся под углом 90°. Точка пересечения является началом координат и обозначается буквой O (0; 0). Здесь каждая из цифр указывает точку пересечение перпендикуляра, опущенного из рассматриваемого объекта к каждой из двух осей.

Если начало A (x0; y0) и конец B (x1; y1) вектора известны, тогда легко можно вычислить его собственные координаты. Делается это так:

AB- = B-A = (x1-x0; y1-y0).

Иными словами, чтобы получить вектор AB-, следует из соответствующих координат его конца вычесть его начало. Эта операция эквивалентна параллельному перемещению AB- в начало координатной плоскости, что говорит о существовании бесконечного количества одинаковых AB-векторов.

Направленные отрезки можно складывать, вычитать и умножать. Для каждой из операций существуют определенные правила. Если для сложения и вычитания речь идет о геометрических особенностях, то в случае умножения применяются исключительно алгебраические выражения. Вектор a- можно умножить на b- двумя принципиально разными способами:

Скалярно: (a-*b-). В этом случае мы получаем число. Правило умножения записывается следующим образом: (a-*b-) = |a-|*|b-|*cos (ab)=x1*x2+y1*y2. Здесь знаком модуля (||) обозначены длины соответствующих отрезков, cos (ab) — это косинус угла между a- и b-, при этом a-(x1; y1), b-(x2; y2). Этот тип произведения можно использовать для вычисления углов между направленными отрезками, а также для определения объема фигур в пространстве.
Векторно: [a-*b-]. Результатом этой операции является вектор, который перпендикулярен исходным, его направление (вверх или вниз) принято определять по правилу правой руки: четыре пальца должны быть направлены от конца a- к концу b-, тогда оттопыренный большой палец укажет направление их векторного произведения. Длина этого перпендикулярного вектора определяется так: [a-*b-] = |a-|*|b-|*sin (ab) = x1*y2-x2*y1. Векторное произведение используют для вычисления площадей фигур.

Видео:Найдите площадь треугольника АВС, если А(5;2;6), В(1;2;0), С(3;0;3)Скачать

Методы вычисления площади по координатам

Задачи на вычисление площадей, периметров или объемов фигур по известным координатам их вершин являются типичными для школьного курса геометрии. В связи с развитием современных технологий школьники часто ищут в интернете, как решить треугольник онлайн по координатам. Тем не менее, существует ряд простых способов, которые позволяют быстро найти площадь фигуры, если известно расположение трех его вершин на координатной плоскости.

Универсальный подход

Этот метод можно применять всегда, независимо от того, какой тип треугольника рассматривается. Известно, что площадь фигуры вычисляется, как произведение половины стороны на опущенную на нее высоту: S = ½*a*h.

Пусть имеются координаты вершин заданного треугольника ABC:

Тогда координаты его векторов AB- и AC- выразятся так:

Если провести высоту h треугольника ABC к любой из этих сторон, например, к AC, то ее длина может быть рассчитана с использованием тригонометрической функции синуса:

Здесь α является углом между векторами-сторонами AB- и AC-. Тогда формулу площади можно переписать в следующем виде: S = ½*a*h = ½*AC* AB*sin (α).

Можно заметить, что записанное выражение является не чем иным, как векторным произведением для AB- и AC-, поэтому можно переписать формулу для S так:

S = ½*[ AB-* AC- ] = ½*((x2-x1)*(y3-y1) — (y2-y1)*(x3-x1)).

Можно аналогично показать, что подобные выражения получаются для пар векторов AC-, BC- и AB-, BC-.

Рекомендуется не запоминать конечные выражения для площади треугольника, поскольку они являются несколько громоздкими, и при их использовании ученики могут запутаться. Для решения подобного рода задач достаточно понять свойства векторов и единственную универсальную формулу для S для любого типа треугольников.

Любопытно отметить, что векторное произведение при вычислении площади можно применять не только для треугольников, но и для любых четырехугольников. Так, в случае параллелограмма рассматриваемая характеристика будет точно равна векторному произведению любых смежных (непараллельных) его сторон.

Использование формулы Герона

Этот способ также может считаться универсальным, поскольку он применим к любым типам треугольников. В работе Герона Александрийского, которая называется «Метрика» и относится к I веку нашей эры, впервые было обнаружено выражение, позволяющее по длинам сторон рассматриваемой фигуры определить ее площадь. Формула имеет следующий вид:

Здесь p — полупериметр, a, b, c — длины сторон.

Последовательность этапов решения задачи можно выразить таким образом:

Необходимо определить координаты векторов, образующих стороны треугольника.
Затем, следует вычислить длины их сторон.
Посчитать полупериметр фигуры.
Применить формулу Герона.

Ключевым этапом является определение длины вектора. Пусть AB- имеет координаты (x1; y1), тогда его длина вычисляется так:

|AB-| = (x1 2 + y1 2 )^0,5.

Длина любого вектора как на плоскости, так и в пространстве, вычисляется, как сумма квадратов всех его координат, взятых под корень.

Очевидно, что можно записать общее выражение для площади треугольника через координаты с использованием формулы Герона, но оно будет слишком громоздким, поэтому нет никакого смысла запоминать его.

Другие способы

Существуют эмпирические правила, которые можно запомнить и легко решать задачи на определение площади треугольника. Пусть координаты его вершин задаются так: A (x1; y1), B (x2; y2), C (x3; y3). Предположим, что порядок вершин A, B, C расположен против часовой стрелки, тогда существуют следующие правила определения площади ABC:

Можно воспользоваться формулой: S = ½*(x1*(y2-y3) + x2*(y3-y1) + x3*(y1-y2)). То есть выбирается первая координата вершины и умножается на разность вторых координат двух других вершин, возникающих против хода стрелки часов от первой. Затем, все три члена складываются и делятся на 2.
Матричный способ. Необходимо выписать в столбик пары координат каждой вершины против часовой стрелки и завершить координатами исходной. После этого следует сложить три попарных произведения первой и второй координат двух соседних вершин, а затем, вычесть три попарных произведений второй и первой координат тех же вершин. Результат поделить пополам. Например: (x1; y1) (x2; y2) (x3; y3) (x1; y1). S = ½*(x1*y2 + x2*y3 + x3*y1 — y1*x2 — y2*x3 — y3*x1).

Видео:Площадь треугольника, построенного на векторахСкачать

Решение задачи

Дана фигура АВС. Найдите площадь треугольника, вершины которого имеют координаты A (1; -3), B (2; 5), C (-2; -2).

Для нахождения решения следует обратиться за помощью к универсальному способу. Сначала необходимо выбрать два вектора, образующих стороны треугольника. Пусть это будут AB- и BC-. Теперь нужно знать их координаты. Они равны:

Чтобы рассчитать площадь, достаточно вычислить полупроизведение векторное для выбранных направленных отрезков: S = ½*[AB-*BC-] = ½*(1*(-7)-8*(-4)) = 12,5 квадратных единиц.

Таким образом, существует несколько методик вычисления площади треугольника, если известны координаты его вершин. Все они сводятся к использованию свойств векторов и известных формул. Существуют также выражения, которые следует запомнить, чтобы решать подобные задачи.