Периметр и площадь четырехугольника
Периметр четырехугольника находят сложением длин всех его сторон, а площадь — разбиением фигуры на более простые части или использованием свойств диагоналей. Важно сначала определить вид четырехугольника и известные величины: стороны, высоты, углы или диагонали.
Периметр четырехугольника
Четырехугольник — многоугольник с четырьмя сторонами, четырьмя вершинами и четырьмя углами. Обычно его вершины обозначают последовательно: \(A\), \(B\), \(C\), \(D\), а стороны — \(AB\), \(BC\), \(CD\), \(DA\).
Периметр многоугольника — сумма длин всех его сторон. Для четырехугольника \(ABCD\) периметр равен сумме \(AB\), \(BC\), \(CD\) и \(DA\).
Если стороны обозначены буквами \(a\), \(b\), \(c\), \(d\), то используют запись \(P=a+b+c+d\). При равных сторонах формулу можно упростить. Например, у ромба со стороной \(a\): \(P=4a\), у квадрата со стороной \(a\) — также \(P=4a\).
Перед вычислением периметра проверьте, что все длины выражены в одних единицах. Если одна сторона дана в сантиметрах, а другая в метрах, сначала выполните перевод единиц.
Площадь через стороны и высоты
Для произвольного четырехугольника универсальной формулы только через четыре стороны обычно нет. Фигуру разбивают диагональю на два треугольника, находят площади полученных треугольников и складывают их. Поэтому полезно повторить свойства диагоналей четырехугольника.
Если диагональ \(AC\) известна, а высоты треугольников \(ABC\) и \(ACD\), опущенные на эту диагональ, равны \(h_1\) и \(h_2\), то площадь четырехугольника равна сумме площадей двух треугольников.
Для параллелограмма площадь равна произведению основания на высоту. Высота должна быть перпендикулярна выбранному основанию, а не просто совпадать с боковой стороной.
У прямоугольника соседние стороны перпендикулярны, поэтому его площадь равна произведению длины и ширины. У квадрата обе стороны равны.
У ромба все стороны равны, но для площади часто удобнее использовать диагонали. Диагонали ромба взаимно перпендикулярны и делятся пополам, поэтому ромб состоит из четырех прямоугольных треугольников.
У трапеции основания параллельны. Ее площадь равна произведению высоты на полусумму оснований. Подробнее задачи, где используются диагонали трапеции, разобраны на странице задачи на диагонали трапеции.
Площадь через диагонали
Для некоторых четырехугольников диагонали позволяют быстро получить площадь. Если диагонали четырехугольника перпендикулярны, то площадь равна половине произведения их длин. Это правило применяется, например, к ромбу, квадрату и дельтоиду.
Если диагонали выпуклого четырехугольника взаимно перпендикулярны, то его площадь равна половине произведения длин диагоналей.
Для произвольного выпуклого четырехугольника с диагоналями \(d_1\) и \(d_2\) и углом \(\alpha\) между ними используется более общая формула:
Если диагонали перпендикулярны, то \(\sin 90^\circ=1\), и общая формула превращается в \(S=\frac{d_1d_2}{2}\). Если диагонали не перпендикулярны и угол между ними не дан, одной информации о длинах диагоналей недостаточно для определения площади.
У выпуклого четырехугольника диагонали равны \(8\) см и \(5\) см и перпендикулярны. Чему равна его площадь?
Разобранный пример
У ромба диагонали равны \(12\) см и \(16\) см. Найдите площадь и периметр ромба, если его сторона равна \(10\) см.
Ответ: \(S=96\) см², \(P=40\) см. В этой задаче площадь и периметр вычисляются независимо: для площади нужны диагонали, а для периметра — сторона.
Как выбирать формулу в задаче
- Определите вид четырехугольника: прямоугольник, квадрат, параллелограмм, ромб, трапеция или произвольный четырехугольник.
- Выпишите известные величины и приведите их к одинаковым единицам измерения.
- Для периметра сложите четыре стороны или воспользуйтесь равенством сторон.
- Для площади выберите формулу по данным: основание и высота, диагонали, стороны прямоугольника или основания и высота трапеции.
- Проверьте единицы ответа: периметр измеряется в единицах длины, площадь — в квадратных единицах.
1. Перепутать периметр и площадь: периметр складывают, площадь измеряют квадратными единицами. 2. Применить формулу \(S=\frac{d_1d_2}{2}\) к любому четырехугольнику без проверки перпендикулярности диагоналей. 3. Принять боковую сторону параллелограмма за высоту, хотя она не перпендикулярна основанию. 4. Забыть, что в формуле площади трапеции используется полусумма оснований. 5. При разбиении четырехугольника диагональю посчитать только один из двух треугольников.
Периметр — сумма сторон. Площадь параллелограмма — основание умножить на высоту. Площадь трапеции — полусумма оснований, умноженная на высоту. При перпендикулярных диагоналях площадь четырехугольника — половина произведения диагоналей.
Быстрая проверка
Главное
- Периметр четырехугольника равен сумме четырех его сторон: \(P=a+b+c+d\).
- Площадь параллелограмма находят как \(ah\), прямоугольника — как \(ab\), трапеции — как \(\frac{(a+b)h}{2}\).
- Если диагонали перпендикулярны, то \(S=\frac{d_1d_2}{2}\). В общем случае при известном угле между диагоналями \(S=\frac12d_1d_2\sin\alpha\).
- Произвольный четырехугольник можно разделить диагональю на два треугольника и сложить их площади.
- Всегда проверяйте вид фигуры, перпендикулярность диагоналей и единицы измерения.