Формулы площади треугольника
Площадь треугольника можно находить разными формулами — выбор зависит от известных величин. В этой статье собраны способы вычисления площади через основание и высоту, две стороны и угол между ними, радиусы вписанной и описанной окружностей, а также полупериметр.
Основание и высота
Основанием треугольника можно считать любую его сторону. Высота, проведённая к этой стороне, — перпендикуляр, опущенный из противоположной вершины на прямую, содержащую основание. Поэтому для одного и того же треугольника можно использовать три пары «сторона — соответствующая высота».
Высота треугольника — отрезок перпендикуляра, проведённый из вершины к прямой, содержащей противоположную сторону. Обозначают высоту обычно буквой \(h\), а соответствующее основание — буквой \(a\), \(b\) или \(c\).
Площадь треугольника равна половине произведения основания на высоту, проведённую к этому основанию.
Если треугольник прямоугольный, его катеты перпендикулярны, поэтому один катет можно взять за основание, а другой — за высоту:
где \(a\) и \(b\) — катеты. Важно не подставлять в формулу произвольную высоту: она должна быть проведена именно к выбранному основанию.
Две стороны и угол между ними
Если известны две стороны и угол между ними, высоту можно выразить через синус этого угла. Пусть стороны \(a\) и \(b\) заключают угол \(\gamma\). Тогда высота к стороне \(a\) равна \(b\sin\gamma\).
Площадь треугольника равна половине произведения двух его сторон на синус угла между ними. Угол должен быть заключён именно между данными сторонами.
Аналогично можно записать три равенства:
Этот способ особенно удобен, когда высота не дана напрямую. Если угол тупой, синус всё равно положителен, поэтому формула работает без изменений. Для вычислений часто нужны свойства углов и значения синуса из школьной таблицы.
Стороны треугольника равны \(6\) и \(8\), а угол между ними равен \(30^\circ\). Какая формула подходит для площади?
Радиусы и полупериметр
Площадь связана с радиусом вписанной окружности и полупериметром. Напомним: полупериметр треугольника — это половина его периметра. Если стороны равны \(a\), \(b\), \(c\), то:
Центр вписанной окружности равноудалён от всех сторон треугольника. Разбивая треугольник на три маленьких треугольника с общей высотой \(r\), получаем площадь как сумму их площадей.
Площадь треугольника равна произведению его полупериметра \(p\) на радиус вписанной окружности \(r\).
Если известны три стороны, сначала находят полупериметр, а затем применяют формулу Герона. Подробнее она рассматривается на странице формула Герона.
Для описанной окружности используется радиус \(R\). Из формулы площади через синус и теоремы синусов следует:
Если \(R\) — радиус окружности, описанной около треугольника, то \(S=\frac{abc}{4R}\).
Формула \(S=\frac{abc}{4R}\) удобна, когда известны все три стороны и радиус описанной окружности. Если радиус не дан, но известны стороны и углы, может понадобиться теорема синусов.
Разобранный пример
В треугольнике \(ABC\) стороны \(AB=10\), \(AC=6\), угол \(A=30^\circ\). Найдём площадь.
Если в условии вместо угла даны три стороны, удобно использовать формулу Герона. Например, при \(a=5\), \(b=6\), \(c=7\) сначала находим \(p=\frac{5+6+7}{2}=9\), затем \(S=\sqrt{9\cdot4\cdot3\cdot2}=6\sqrt6\).
1. Забывают множитель \(\frac12\) в формулах площади. 2. Берут синус не угла между известными сторонами, а другого угла. 3. Путают радиусы: в формуле \(S=pr\) используется радиус вписанной окружности, а в \(S=\frac{abc}{4R}\) — описанной. 4. Называют полупериметром сумму сторон: правильно \(p=\frac{a+b+c}{2}\). 5. Не указывают квадратные единицы: площадь измеряется в \(\text{см}^2\), \(\text{м}^2\) и т. п.
Сначала выпишите, что дано. Основание и высота — используйте \(S=\frac12ah\). Две стороны и угол между ними — \(S=\frac12ab\sin\gamma\). Три стороны — формула Герона. Полупериметр и радиус вписанной окружности — \(S=pr\). Три стороны и радиус описанной окружности — \(S=\frac{abc}{4R}\).
Проверка ответа и связь с другими темами
Площадь должна быть положительной. Если известны основание и высота, полезно оценить результат: площадь примерно в два раза меньше произведения этих величин. При использовании синуса проверьте, что значение синуса относится к углу между сторонами. Для задач, где нужно сначала найти неизвестную сторону или угол, могут понадобиться теорема косинусов и методы решения треугольников.
Быстрый тест
Главное
- Основная формула: \(S=\frac12ah\), где \(h\) — высота к выбранному основанию.
- По двум сторонам и углу между ними: \(S=\frac12ab\sin\gamma\).
- Полупериметр: \(p=\frac{a+b+c}{2}\); через радиус вписанной окружности: \(S=pr\).
- По трём сторонам используется формула Герона: \(S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}\).
- Через радиус описанной окружности: \(S=\frac{abc}{4R}\); всегда записывайте квадратные единицы.