Площадь треугольника
Площадь треугольника можно вычислить разными способами в зависимости от известных данных. В этой теме разберём две основные формулы: через основание и высоту, а также через две стороны и синус угла между ними.
Основание и высота
Элементы треугольника — вершины, стороны, углы, медианы, биссектрисы и высоты. Для вычисления площади особенно важны основание и проведённая к нему высота.
Основание треугольника — любая выбранная сторона. Высота — перпендикуляр, проведённый из противоположной вершины к прямой, содержащей основание. Длину основания обозначают \(a\), соответствующую высоту — \(h_a\).
Площадь треугольника равна половине произведения длины основания на длину высоты, проведённой к этому основанию.
Формула верна для любого треугольника: остроугольного, прямоугольного и тупоугольного. В тупоугольном треугольнике высота может падать на продолжение стороны, но её длина всё равно используется в формуле. Основание можно выбрать любой стороной: \(S=\frac12 ah_a=\frac12 bh_b=\frac12 ch_c\).
Выбирайте стороной основания ту сторону, для которой известна или легко находится соответствующая высота. Нельзя умножать сторону \(a\) на высоту \(h_b\), проведённую к другой стороне.
Почему появляется множитель одна вторая
Треугольник можно мысленно дополнить до параллелограмма с тем же основанием и высотой. Диагональ параллелограмма делит его на два равных треугольника, поэтому площадь одного треугольника в два раза меньше площади параллелограмма.
Единицы площади должны быть квадратными: если основание и высота измерены в сантиметрах, площадь получится в \(\text{см}^2\). Перед вычислением приведите все длины к одной единице измерения.
Две стороны и угол между ними
Иногда высота не дана, но известны две стороны и угол между ними. Пусть известны стороны \(a\) и \(b\), а угол между ними равен \(\gamma\). Тогда высоту к стороне \(a\) можно выразить через сторону \(b\) и синус угла \(\gamma\): \(h_a=b\sin\gamma\).
Площадь треугольника равна половине произведения двух сторон на синус угла между ними.
Аналогично используются любые две стороны и угол между ними: \(S=\frac12 bc\sin\alpha\) или \(S=\frac12 ac\sin\beta\). Угол должен находиться между выбранными сторонами. Если в условии даны стороны \(a\) и \(b\), нельзя автоматически брать синус третьего угла.
Стороны треугольника равны \(6\) и \(8\), угол между ними — \(30^\circ\). Какая формула подходит для площади?
Эта формула следует из основной. Если сторона \(a\) выбрана основанием, то высота к ней равна проекции стороны \(b\): \(h_a=b\sin\gamma\). Подстановка в формулу \(S=\frac12 ah_a\) даёт \(S=\frac12 ab\sin\gamma\).
Разобранный пример
В треугольнике \(ABC\) стороны \(AB=10\) см и \(AC=6\) см, угол \(A=30^\circ\). Найдём площадь.
Показать решение Решение
Угол \(A\) заключён между сторонами \(AB\) и \(AC\), значит, можно применить формулу \(S=\frac12 ab\sin\gamma\).
Ответ: \(15\ \text{см}^2\).
Если угол не табличный, результат можно оставить в виде выражения с синусом или округлить по условию. Следите, чтобы калькулятор работал в градусном режиме, если угол дан в градусах.
Связь с другими формулами площади
Формулы площади образуют единую систему. Если известны три стороны, удобно использовать формулу Герона. Для неё сначала находят полупериметр \(p=\frac{a+b+c}{2}\), а затем вычисляют площадь. Более полный набор способов собран на странице Формулы площади треугольника.
Если в задаче нужно найти высоту, зная площадь и основание, преобразуйте основную формулу: \(h_a=\frac{2S}{a}\). Если нужно найти основание, то \(a=\frac{2S}{h_a}\). Такие преобразования часто встречаются в задачах о высоте и площади.
1. Забывают множитель \(\frac12\). 2. Берут косинус вместо синуса. 3. Используют угол, который не является углом между выбранными сторонами. 4. Умножают сторону на высоту, проведённую к другой стороне. 5. Не переводят квадратные единицы: \(1\ \text{м}^2=10\,000\ \text{см}^2\). 6. Округляют промежуточные значения слишком рано.
Через основание и высоту: \(S=\frac12 ah_a\). Через две стороны и угол между ними: \(S=\frac12 ab\sin\gamma\). В обеих формулах площадь — половина подходящего произведения.
Алгоритм решения задач
- Выпишите, какие стороны, углы, высоты и площадь даны.
- Определите, какая формула подходит: основание и высота или две стороны и угол между ними.
- Проверьте соответствие: высота должна быть проведена к выбранному основанию, а угол — заключён между выбранными сторонами.
- Приведите единицы измерения к единой системе.
- Подставьте данные, вычислите значение и запишите единицы площади.
Быстрая проверка
Главное
- Площадь треугольника через основание и высоту вычисляют по формуле \(S=\frac12 ah_a\).
- По двум сторонам и углу между ними используют формулу \(S=\frac12 ab\sin\gamma\).
- Высота должна соответствовать выбранному основанию, а угол — быть заключённым между выбранными сторонами.
- Площадь измеряется в квадратных единицах; перед вычислением длины нужно привести к одной единице.
- Если известны три стороны, вместо этих формул можно применить формулу Герона.