площадь описанного треугольника доказательство

Видео:Геометрия Доказательство Площадь треугольника равна произведению его полупериметра и радиусаСкачать

Площадь треугольника через радиус описанной окружности

Как найти площадь треугольника через радиус описанной окружности?

Площадь треугольника равна частному от деления произведения сторон треугольника на четыре радиуса описанной около треугольника окружности.

Формула для нахождения площади треугольника через радиус описанной окружности:

окружность (O; R) — описанная,

Выразим из этой формулы синус альфа

и подставим полученное выражение в первую формулу

Видео:Окружность вписанная в треугольник и описанная около треугольника.Скачать

Площадь треугольника через радиус описанной окружности — формулы и примеры определения

Видео:Геометрия Доказательство Площадь S треугольника можно вычислить по формуле S = abc/(4R) где a b cСкачать

Фигура с тремя сторонами

Чтобы понять, как рассчитывать площадь треугольника, вписанного в окружность, необходимо иметь четкое представление о рассматриваемой фигуре. Каждый школьник знает о геометрическом объекте, который ограничен тремя отрезками. Основными элементами треугольника являются следующие:

1. Стороны, которых у фигуры три. Они могут быть равны по длине или отличаться друг от друга. При этом всегда справедливым остается тот факт, что длина любой стороны меньше суммы длин двух других.
2. Вершины — это три точки, которые образованы на пересечении соответствующих сторон. Каждая из них характеризуется определенным значением угла. Для трех углов треугольника справедливо следующее равенство: ∠A + ∠B + ∠C = 180 °, где латинскими буквами названы соответствующие вершины.

Помимо вершин и сторон, треугольник характеризуется дополнительными отрезками, которые часто используются для доказательства теорем и решения геометрических задач. К имеющим специальное название отрезкам относятся такие:

1. Медиана — делящий треугольник на две фигуры с одинаковой площадью отрезок. Он проходит через вершину и середину противоположной стороны. Все три медианы пересекаются в одной точке, которая является массовым центром рассматриваемого геометрического объекта.
2. Биссектриса — отрезок, который делит пополам угол при вершине. Все три биссектрисы, как и медианы, пересекаются в одной точке, которая является центром вписанной в треугольник окружности.
3. Высота — перпендикуляр, который через вершину опускается на противоположную сторону. Высоты часто используются при вычислении площадей.
4. Средняя линия — проходящая через середины двух сторон линия, которая является параллельной третьей. Обе стороны отсекают отрезок, длина которого составляет половину от длины противоположной стороны.
5. Медиатриса или серединный перпендикуляр — это прямая линия, которая пересекает под углом 90 ° сторону треугольника. Важным свойством медиатрис является тот факт, что точка из пересечения — это центр описанной вокруг фигуры окружности.

Видео:Правильные многоугольники. Геометрия 9 класс | Математика | TutorOnlineСкачать

Вписанный в окружность треугольник

Чтобы уметь вычислять площадь описанного треугольника, следует понимать, о каком взаимном расположении многоугольника и окружности идет речь. Согласно определению, если через все вершины полигона проходит окружность, значит, он считается вписанным в нее. Это простое определение не всегда выполняется для произвольного многоугольника, однако, для любой правильной фигуры оно будет справедливым, например, для квадрата или прямоугольника.

Касательно треугольника следует отметить, что он является единственным многоугольником, для которого всегда можно найти центр и радиус описывающей его окружности. Причем независимо от того, какой тип фигуры рассматривается.

Пересечение медиатрис

В рассматриваемой фигуре имеется три разных медиатрисы. Каждую из них построить несложно для любой из сторон. Для построения следует выполнить последовательность действий:

1. Выбрать сторону.
2. Установить циркуль в один из концов стороны и провести дугу окружности, которая будет пересекать сторону дальше, чем посередине.
3. Пункт 2 выполнить, установив циркуль во второй конец стороны.
4. Соединить точки пересечения дуг в одну линию. Она является медиатрисой.

Из проделанных построений следует один важный факт для всех треугольников: точка пересечения их медиатрис является центром описывающей фигуру окружности. Доказать это утверждение легко. Например, имеется треугольник ABC. Пусть проведена медиатриса m к стороне AB. Любая из точек, принадлежащих прямой m, находится на одинаковом расстоянии от вершин A и B.

Пусть проведена еще одна медиатриса n к стороне BC. Прямые m и n пересекаются в точке O. Поскольку O принадлежит обеим медиатрисам, то она, с одной стороны, находится на одном расстоянии от A и B, с другой стороны, она находится на одинаковой дистанции от вершин B и C. Этот факт дает право сделать вывод о том, что расстояния OA, OB и OC равны. Если их обозначить буквой R, то можно говорить, что R — радиус окружности с центром в точке O, которая проходит через три вершины треугольника, то есть описывается его.

Очевидно, что третья медиатриса также пройдет через O. В противном случае будут существовать три разные точки, которые одновременно будут находиться на одинаковом расстоянии от трех вершин треугольника и будут лежать в одной плоскости с ним, а это невозможно из свойств двумерного пространства.

Типы фигур и точка O

Поскольку для треугольника любого типа можно провести описывающую его окружность, то представляет интерес рассмотреть вопрос положения ее центра O. В общем случае существуют три типа рассматриваемого многоугольника:

1. С острыми углами, то есть все они менее 90 °. К этим треугольникам относятся равносторонние. Для них центр описанной окружности всегда расположен внутри фигуры.
2. С одним тупым углом и двумя острыми. Это может быть либо равнобедренный треугольник, либо фигура общего типа. Для нее точка O всегда расположена вне области, ограниченной сторонами многоугольника, то есть за его пределами.
3. Прямоугольный. Для такого типа треугольников центр описанной окружности расположен точно посередине гипотенузы. Это свойство треугольника, которое доказывается просто, если рассмотреть точку пересечения двух средних линий, проведенных относительно катетов. Поскольку O лежит посередине гипотенузы, то последняя является диаметром описанной окружности. Любой треугольник, который опирается на диаметр одной из своих сторон, и третья вершина которого лежит на окружности, является прямоугольным.

Очевидно, что если треугольник является полностью вырожденным, то провести описывающую его окружность нельзя, поскольку такая фигура обращается в прямой отрезок.

Формулы для определения площади

Как известно, площадь треугольника произвольного типа может быть рассчитана, как половина произведения высоты h на длину основания a: S = ½*h*a. Существует также еще одно универсальное выражение для определения S — это половина модуля векторного произведения направляющих отрезков, образующих любые две стороны.

Что касается формул площади треугольника, описанного около окружности, то нужно отметить, что известны несколько из них. Соответствующие равенства имеют следующий вид:

Где a, b, c — длины соответствующих сторон треугольника, ha, hb, hc — высоты, проведенные к a, b и c, соответственно. Видно, что все три формулы требуют знание минимум 4 параметров для рассматриваемой фигуры (радиус и три высоты или три длины сторон).

Полезно также привести формулу для расчета радиуса R:

Здесь p = (a+b+c)/2 — полупериметр треугольника. Следует отметить, что знаменатель в выражении для радиуса является не чем иным, как формулой Герона для расчета площади S фигуры.

Видео:9 класс, 12 урок, Теорема о площади треугольникаСкачать

Решение задач

Как правило, прямое использование формул площади треугольника через окружность описанную является невозможным для типичных геометрических задач. Для их решения необходимо внимательно проанализировать условие и использовать все имеющиеся знания для определения неизвестных в выражениях для S через R.

Для некоторых задач может потребоваться использование уравнений прямых, которые на плоскости в векторной форме имеют вид:

(x, y) = (x0, y0) + α*(v1, v2).

Здесь (x, y) и (x0, y0) — координаты произвольной и известной точек прямой, соответственно, (v1, v2) — координаты направляющего вектора, α — числовой параметр.

Для закрепления полученных знаний полезно решить одну простую задачу. Известно, что один из острых углов в прямоугольном треугольнике составляет 30 °. Чему равна площадь этой фигуры, если радиус описанной окружности для нее составляет 12 см.

Для решения задачи воспользуемся следующим выражением через радиус окружности, описанной около треугольника, для площади:

Пусть c — это гипотенуза, тогда c = 2*R = 24 см. Катеты a и b можно связать с гипотенузой функциями синуса и косинуса:

• a = c*cos (α) = 24*3 0,5 /2 = 20,7846 см;
• b = c*sin (α) = 24*½ = 12 см.

Подставляя полученные значения в формулу для S через R, можно получить ответ:

S = a*b*c/(4*R) = 20,7846*12*24/(4*12) ≈ 124,71 см 2 .

Важно понимать, что формулы расчета площади рассматриваемого многоугольника через радиус описанной окружности используются редко, поскольку они могут быть заменены аналогичными более простыми выражениями, как в случае с высотой и основанием. В решенной задаче, например, можно было не применять указанную для S формулу, а просто рассчитать полупроизведение катетов:

S = ½*a*b = ½*20,7846*12 ≈ 124,71 см 2 .

Таким образом, вокруг каждого треугольника можно описать окружность радиуса R, центр которой расположен в точке пересечения его серединных перпендикуляров (медиатрис). Существует несколько формул для вычисления площади фигуры через радиус R, однако, все они требуют знания либо сторон, либо высот треугольника, и в большинстве случаев могут быть заменены более простыми выражениями при решении задач.

Видео:Геометрия Доказательство Площадь многоугольника, описанного около окружности равна произведению егоСкачать

Как найти площадь треугольника – все способы от самых простых до самых сложных

Зависит от того, какой треугольник.

Чтобы найти площадь треугольника, надо сначала определить тип треугольника: прямоугольный, равнобедренный, равносторонний. Если он у вас не такой – отталкивайтесь от других данных: высоты, вписанной или описанной окружности, длин сторон. Привожу все формулы ниже.

Видео:Площадь треугольника. Как найти площадь треугольника?Скачать

Если треугольник прямоугольный

То есть один из его углов равен 90 градусам.

Надо перемножить катеты и поделить на два. Катеты – это две меньшие стороны, в сравнении с гипотенузой. Гипотенуза – это самая длинная сторона, она всегда находится напротив угла в 90 градусов.

Видео:Геометрия 9 класс (Урок№14 - Теорема о площади треугольника.)Скачать

Если он равнобедренный

То есть у него равны боковые стороны. В таком случае надо провести высоту к основанию (той стороне, которая не равна «бедрам»), перемножить высоту с основанием и поделить результат на два.

Видео:Вписанная и описанная окружность - от bezbotvyСкачать

Если он равносторонний

То есть все три стороны равны. Ваши действия такие:

1. Найдите квадрат стороны – умножьте эту сторону на нее же. Если у вас сторона равна 4, умножьте 4 на 4, будет 16.
2. Умножьте полученное значение на корень из 3. Это примерно 1,732050807568877293527.
3. Поделите все на 4.

Видео:8 класс, 14 урок, Площадь треугольникаСкачать

Если известна сторона и высота

Площадь любого треугольника равна половине произведения стороны на высоту, которая к этой стороне проведена. Именно к этой, а не к какой-то другой.

Чтобы провести высоту к стороне, надо найти вершину (угол), которая противоположна этой стороне, а потом опустить из нее на сторону прямую линию под углом в 90 градусов. На картинке высота обозначена синим цветом и буквой h, а линия, на которую она опускается, красным цветом и буквой a.

Видео:100. Теорема о площади треугольникаСкачать

Если известны две стороны и градус угла между ними

Если вы знаете, чему равны две стороны и угол между ними, то надо найти синус этого угла, умножить его на первую сторону, умножить на вторую и еще умножить на ½:

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

Если известны длины трех сторон

1. Найдите периметр. Для этого сложите все три стороны.
2. Найдите полупериметр – разделите периметр на два. Запомните значение.
3. Отнимите от полупериметра длину первой стороны. Запомните.
4. Отнимите от полупериметра длину второй стороны. Тоже запомните.
5. Отнимите от полупериметра длину третьей стороны. И ее запомните.
6. Умножьте полупериметр на каждое из этих чисел (разницу с первой, второй и третьей стороной).
7. Найдите квадратный корень.

Эта формула еще называется формулой Герона. Возьмите на заметку, если вдруг учитель спросит.

Видео:Формулы равностороннего треугольника #shortsСкачать

Если известны три стороны и радиус описанной окружности

Окружность вы можете описать вокруг любого треугольника. Чтобы найти площадь «вписанного» треугольника – того, который «вписался» в окружность, надо перемножить три его стороны и поделить их на четыре радиуса. Смотрите картинку.

Видео:Площадь вписанного равностороннего треугольникаСкачать

Если известны три стороны и радиус вписанной окружности

Если вам удалось вписать в треугольник окружность, значит она обязательно касается каждой из его сторон. Следовательно, расстояние от центра окружности до каждой из сторон треугольника – ее радиус.

Чтобы найти площадь, посчитайте сначала полупериметр – сложите все стороны и поделите на два. А потом умножьте его на радиус.

Это были все способы найти площадь треугольника. Спасибо, что дочитали статью до конца. Лайкните, если не трудно.

📺 Видео

Вписанные и описанные окружности. Вебинар | МатематикаСкачать

Геометрия Доказательство Площадь треугольника равна половине произведения двух его сторон и синусаСкачать

№697. Докажите, что площадь описанного многоугольника равна половине произведения его периметраСкачать

Геометрия 8 класс (Урок№10 - Площадь треугольника.)Скачать

Площади треугольников с равным углом.Скачать

Всё про углы в окружности. Геометрия | МатематикаСкачать