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  • 1 # 使用者4079512305709

    海倫公式又譯希倫公式,傳說是古代的敘拉古國王希倫二世發現的公式,利用三角形的三條邊長來求取三角形面積。


    假設有一個三角形,邊長分別為a、b、c,三角形的面積S可由以下公式求得:


    S=\sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}


    而公式裡的s:


    s=\frac{a+b+c}{2}


    由於任何n邊的多邊形都可以分割成n-2個三角形,所以海倫公式可以用作求多邊形面積的公式。比如說測量土地的面積的時候,不用測三角形的高,只需測兩點間的距離,就可以方便地匯出答案。


    證明


    設三角形的三邊a、b、c的對角分別為A、B、C,則餘弦定理為


    \cos(C) = \frac{a^2+b^2-c^2}{2ab}


    從而有


    \sin(C) = \sqrt{1-\cos^2(C)} = \frac{ \sqrt{-a^4 -b^4 -c^4 +2a^2b^2 +2b^2c^2 +2c^2a^2} }{2ab}


    因此三角形的面積S為


    S = \frac{1}{2}ab \sin(C)


    = \frac{1}{4}\sqrt{-a^4 -b^4 -c^4 +2a^2b^2 +2b^2c^2 +2c^2a^2}


    = \sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}


    最後的等號部分可用因式分解予以匯出。


    已知三角形的三條邊長分別是a、b、c,則三角形的面積:


    △=根號下s(s-a)(s-b)(s-c) 其中s=1/2(a+b+c)


    這個公式叫海倫公式〔Heron's Formula〕。


    中國大數學家秦九韶〔1022-1261〕在他寫的《數書九章》〔成書於1247〕的第五卷《田域類》第二題「三斜求積」中所用的公式本質上與海倫公式是相同的,其意義就是:設三角形的三邊分別為a,b,c,面積為Δ,則


    Δ=根號下1/4{a2b2-{(a2+b2-c2)/2]2}


    這個公式與海倫公式是等價的。

  • 2 # 使用者8790119901373

    中國宋代的數學家秦九韶也提出了“三斜求積術”。它與海倫公式基本一樣,其實在《九章算術》中,已經有求三角形公式“底乘高的一半”,在實際丈量土地面積時,由於土地的面積並不是的三角形,要找出它來並非易事。所以他們想到了三角形的三條邊。如果這樣做求三角形的面積也就方便多了。但是怎樣根據三邊的長度來求三角形的面積?直到南宋,中國著名的數學家秦九韶提出了“三斜求積術”。

    秦九韶他把三角形的三條邊分別稱為小斜、中斜和大斜。“術”即方法。三斜求積術就是用小斜平方加上大斜平方,送到中斜平方,取相減後餘數的一半,自乘而得一個數,小斜平方乘以大斜平方,送到上面得到的那個。相減後餘數被4除,所得的數作為“實”,作1作為“隅”,開平方後即得面積。

    所謂“實”、“隅”指的是,在方程px 2=q,p為“隅”,q為“實”。以△、a,b,c表示三角形面積、大斜、中斜、小斜,所以

    q=1/4{a^2*c^2-[(a^2+c^2-b^2)/2 ]^2}

    當P=1時,△ 2=q,

    △=√1/4{a^2*c^2-[(a^2+c^2-b^2)/2 ]^2}

    因式分解得

    △ ^2=1/16[4a^2c^2-(a^2+c^2-b^2)^2]

    =1/16[(c+a) ^2-b ^2][b^ 2-(c-a)^ 2]

    =1/16(c+a+b)(c+a-b)(b+c-a)(b-c+a)

    =1/16(c+a+b)(a+b+c-2b)(b+c+a-2a)(b+a+c-2c)

    =1/16 [2p(2p-2a)(2p-2b)(2p-2c)]

    =p(p-a)(p-b)(p-c)

    由此可得:

    S△=√[p(p-a)(p-b)(p-c)]

    其中p=1/2(a+b+c)

    這與海倫公式完全一致,所以這一公式也被稱為“海倫-秦九韶公式”。

    S=√1/4{a^2*c^2-[(a^2+c^2-b^2)/2 ]^2} .其中c>b>a.

    根據海倫公式,我們可以將其繼續推廣至四邊形的面積運算。如下題:

    已知四邊形ABCD為圓的內接四邊形,且AB=BC=4,CD=2,DA=6,求四邊形ABCD的面積

    這裡用海倫公式的推廣

    S圓內接四邊形= 根號下(p-a)(p-b)(p-c)(p-d) (其中p為周長一半,a,b,c,d,為4邊)

    代入解得s=8√ 3

    證明(3)

    在△ABC中∠A、∠B、∠C對應邊a、b、c

    O為其內切圓圓心,r為其內切圓半徑,p為其半周長

    有tanA/2tanB/2+tanB/2tanC/2+tanC/2tanA/2=1

    r(tanA/2tanB/2+tanB/2tanC/2+tanC/2tanA/2)=r

    ∵r=(p-a)tanA/2=(p-b)tanB/2=(p-c)tanC/2

    ∴ r(tanA/2tanB/2+tanB/2tanC/2+tanC/2tanA/2)

    =[(p-a)+(p-b)+(p-c)]tanA/2tanB/2tanC/2

    =ptanA/2tanB/2tanC/2

    =r

    ∴p^2r^2tanA/2tanB/2tanC/2=pr^3

    ∴S^2=p^2r^2=(pr^3)/(tanA/2tanB/2tanC/2)

    =p(p-a)(p-b)(p-c)

    ∴S=√p(p-a)(p-b)(p-c)

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