本文將推匯出一些新的三角形面積公式,這些公式的特點是與三角形中的一些線段和對邊所成的角度相關聯,並把這些角度當成已知元素。
首先,我們來推導一下中線與對邊的夾角公式。
如上中線與底邊的夾角圖所示,AD是BC邊的中線,是AD與BC的夾角,我們取銳角,類似的可以定義另外兩條中線與對邊所成的夾角。
在三角形ABD中,應用正弦定理,得:,
而,
即:
於是有:
(分母利用餘弦定理得到,分子利用面積公式二)
這便是三角形中線與對邊的夾角公式。
於是我們得到了下面的三角形面積公式:
當我們取為銳角的時候,一定有b>c,但為了嚴密性,我們加上了絕對值。
公式三十六的推導時,我們是為了求解,從中恰好得出了一個三角形的面積公式,倘若我們已知BC長a和中線長以及他們的銳角夾角,又該如何求解三角形的面積呢?
其實很簡單,只需要將三角形ABC分成兩個小三角形,分別利用面積公式二就可以得到了,即:
於是我們便有了下面的面積公式。公式六十四:
然後,我們來推導一下角平分線與對邊的夾角公式。
如上面的角平分線與對邊夾角圖所示,AD為角A的平分線,為AD與BC的夾角,取銳角,同樣的,可以定義,。
我們可以看到:,
於是
即。
在三角形ABD中,應用正弦定理:,既
在三角形ACD中,應用正弦定理:,即,
於是,
利用公式,便可以得到下面的面積公式。
公式六十五:
可以證明上式的分母一定大於0,故不加絕對值。
在這裡,我們來證明一下《三角形的面積公式六敘》中的公式五十八。
由上面推導公式六十五的過程可知:
同時
於是(和差化積)
由正弦定理即比例性質:,
即:(和差化積)
由,,,可得:
而
於是:
證畢。
與公式六十四相似,對於角平分線也有一組公式:
公式六十六:
證明:由A作底邊BC的垂線,即,於是,然後由面積公式等於底乘以高的一半,即可得到上面的公式六十六。
由公式六十四和公式六十六來看,這樣求解面積的方法可以推廣到任意三角形內的線段,我們利用《三角形中的線段》一文中的線段長公式,並定義線段與對邊的夾角為,便可以得到一半公式:
公式六十七:
輪換a,b,c,A,B,C,即可得到另外兩個式子。
總結:公式六十六這個求解面積的公式實際上就是底乘高的一半,只不過換成了兩條線段的長度的乘積與其夾角正弦乘積的一半,由於兩個三角形可以拼成一個四邊形,所以這個公式同樣適用於四邊形,即兩條對角線乘積與其夾角正弦乘積的一半,這在後面的文章裡,說到四邊形的面積時,我們還會詳細討論。
本文將推匯出一些新的三角形面積公式,這些公式的特點是與三角形中的一些線段和對邊所成的角度相關聯,並把這些角度當成已知元素。
首先,我們來推導一下中線與對邊的夾角公式。
如上中線與底邊的夾角圖所示,AD是BC邊的中線,是AD與BC的夾角,我們取銳角,類似的可以定義另外兩條中線與對邊所成的夾角。
在三角形ABD中,應用正弦定理,得:,
而,
即:
於是有:
(分母利用餘弦定理得到,分子利用面積公式二)
這便是三角形中線與對邊的夾角公式。
於是我們得到了下面的三角形面積公式:
公式六十三:當我們取為銳角的時候,一定有b>c,但為了嚴密性,我們加上了絕對值。
公式三十六的推導時,我們是為了求解,從中恰好得出了一個三角形的面積公式,倘若我們已知BC長a和中線長以及他們的銳角夾角,又該如何求解三角形的面積呢?
其實很簡單,只需要將三角形ABC分成兩個小三角形,分別利用面積公式二就可以得到了,即:
於是我們便有了下面的面積公式。公式六十四:
然後,我們來推導一下角平分線與對邊的夾角公式。
如上面的角平分線與對邊夾角圖所示,AD為角A的平分線,為AD與BC的夾角,取銳角,同樣的,可以定義,。
我們可以看到:,
於是
於是
即。
在三角形ABD中,應用正弦定理:,既
在三角形ACD中,應用正弦定理:,即,
而,
於是,
於是
利用公式,便可以得到下面的面積公式。
公式六十五:
可以證明上式的分母一定大於0,故不加絕對值。
在這裡,我們來證明一下《三角形的面積公式六敘》中的公式五十八。
由上面推導公式六十五的過程可知:
同時
於是(和差化積)
由正弦定理即比例性質:,
即:(和差化積)
於是有:
由,,,可得:
而
於是:
證畢。
與公式六十四相似,對於角平分線也有一組公式:
公式六十六:
證明:由A作底邊BC的垂線,即,於是,然後由面積公式等於底乘以高的一半,即可得到上面的公式六十六。
由公式六十四和公式六十六來看,這樣求解面積的方法可以推廣到任意三角形內的線段,我們利用《三角形中的線段》一文中的線段長公式,並定義線段與對邊的夾角為,便可以得到一半公式:
公式六十七:
輪換a,b,c,A,B,C,即可得到另外兩個式子。
總結:公式六十六這個求解面積的公式實際上就是底乘高的一半,只不過換成了兩條線段的長度的乘積與其夾角正弦乘積的一半,由於兩個三角形可以拼成一個四邊形,所以這個公式同樣適用於四邊形,即兩條對角線乘積與其夾角正弦乘積的一半,這在後面的文章裡,說到四邊形的面積時,我們還會詳細討論。