巧解海伦公式Word文档下载推荐.docx
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=1/2*ab*√(1-cos^2C)
=1/2*ab*√[1-(a^2+b^2-c^2)^2/4a^2*b^2]
=1/4*√[4a^2*b^2-(a^2+b^2-c^2)^2]
=1/4*√[(2ab+a^2+b^2-c^2)(2ab-a^2-b^2+c^2)]
=1/4*√[(a+b)^2-c^2][c^2-(a-b)^2]
=1/4*√[(a+b+c)(a+b-c)(a-b+c)(-a+b+c)]
设p=(a+b+c)/2
则p=(a+b+c)/2,p-a=(-a+b+c)/2,p-b=(a-b+c)/2,p-c=(a+b-c)/2,
上式=√[(a+b+c)(a+b-c)(a-b+c)(-a+b+c)/16]
=√[p(p-a)(p-b)(p-c)]
所以,三角形ABC面积S=√[p(p-a)(p-b)(p-c)]
中国宋代的数学家秦九韶在1247年也提出了“三斜求积术”。
它与海伦公式基本一样,其实在《九章算术》中,已经有求三角形公式“底乘高的一半”,在实际丈量土地面积时,由于土地的面积并不是三角形,要找出它来并非易事。
所以他们想到了三角形的三条边。
如果这样做求三角形的面积也就方便多了。
但是怎样根据三边的长度来求三角形的面积?
直到南宋,中国著名的数学家秦九韶提出了“三斜求积术”。
秦九韶他把三角形的三条边分别称为小斜、中斜和大斜。
“术”即方法。
三斜求积术就是用小斜平方加上大斜平方,送到中斜平方,取相减后余数的一半,自乘而得一个数,小斜平方乘以大斜平方,送到上面得到的那个。
相减后余数被4除,所得的数作为“实”,作1作为“隅”,开平方后即得面积。
所谓“实”、“隅”指的是,在方程px2=q,p为“隅”,q为“实”。
以△、a,b,c表示三角形面积、大斜、中斜、小斜,所以
q=1/4{a^2*c^2-[(a^2+c^2-b^2)/2]^2}
当P=1时,△2=q,
△=√1/4{a^2*c^2-[(a^2+c^2-b^2)/2]^2}
因式分解得
△^2=1/4[4a^2c^2-(a^2+c^2-b^2)^2]
=1/4[(c+a)^2-b^2][b^2-(c-a)^2]
=1/4(c+a+b)(c+a-b)(b+c-a)(b-c+a)
=1/4(c+a+b)(a+b+c-2b)(b+c+a-2a)(b+a+c-2c)
=1/4[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)
这与海伦公式完全一致,所以这一公式也被称为“海伦-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.
根据海伦公式,我们可以将其继续推广至四边形的面积运算。
如下题:
已知四边形ABCD为圆的内接四边形,且AB=BC=4,CD=2,DA=6,求四边形ABCD的面积
这里用海伦公式的推广
S圆内接四边形=根号下(p-a)(p-b)(p-c)(p-d)(其中p为周长一半,a,b,c,d,为4边)
代入解得s=8√3
在△ABC中∠A、∠B、∠C对应边a、b、c
O为其内切圆圆心,r为其内切圆半径,p为其半周长
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)
∴S=√p(p-a)(p-b)(p-c)
通过使用正弦定理和余弦定理的结合证明(具体可以参考证明方法1)
关于三角形的面积计算公式在解题中主要应用的有:
设△ABC中,a、b、c分别为角A、B、C的对边,ha为a边上的高,R、r分别为△ABC外接圆、内切圆的半径,p=(a+b+c)/2,则
S△ABC
=1/2aha
=1/2ab×
sinC
=rp
=2R^2sinAsinBsinC
=√[p(p-a)(p-b)(p-c)]
其中,S△ABC=√[p(p-a)(p-b)(p-c)]就是著名的海伦公式,在希腊数学家海伦的著作《测地术》中有记载。
设△abc中,a、b、c分别为角a、b、c的对边,ha为a边上的高,r、r分别为△abc外接圆、内切圆的半径,p=(a+b+c),则
s△abc=aha=ab×
sinc=rp
=2r2sinasinbsinc=
=
其中,s△abc=就是著名的海伦公式,在希腊数学家海伦的著作《测地术》中有记载。
海伦公式在解题中有十分重要的应用。
一、海伦公式的变形
s=
=①
=②
=③
=④
=⑤
二、海伦公式的证明
证一勾股定理
分析:
先从三角形最基本的计算公式s△abc=aha入手,运用勾股定理推导出海伦公式。
证明:
如图ha⊥bc,根据勾股定理,得:
x=y=
ha===
∴s△abc=aha=a×
=
此时s△abc为变形④,故得证。
证二:
斯氏定理
在证一的基础上运用斯氏定理直接求出ha。
斯氏定理:
△abc边bc上任取一点d,
若bd=u,dc=v,ad=t.则
t2=
由证一可知,u=v=
∴ha2=t2=-
∴s△abc=aha=a×
此时为s△abc的变形⑤,故得证。
证三:
余弦定理
由变形②s=可知,运用余弦定理c2=a2+b2-2abcosc对其进行证明。
要证明s=
则要证s=
=ab×
sinc
此时s=ab×
sinc为三角形计算公式,故得证。
证四:
恒等式
考虑运用s△abc=rp,因为有三角形内接圆半径出现,可考虑应用三角函数的恒等式。
恒等式:
若∠a+∠b+∠c=180○那么
tg·
tg+tg·
tg=1
如图,tg=①
tg=②
tg=③
根据恒等式,得:
++=
①②③代入,得:
∴r2(x+y+z)=xyz④
如图可知:
a+b-c=(x+z)+(x+y)-(z+y)=2x
∴x=同理:
y=z=
代入④,得:
r2·
两边同乘以,得:
两边开方,得:
r·
左边r·
=r·
p=s△abc右边为海伦公式变形①,故得证。
证五:
半角定理
半角定理:
tg=
根据tg==∴r=×
y①
同理r=×
z②r=×
x③
①×
②×
③,得:
r3=×
xyz
证一:
勾股定理
如右图
勾股定理证明海伦公式
。
如右图。
余弦定理分析:
由变形②S=可知,运用余弦
斯氏定理证明海伦公式
定理c^2=a^2+b^2-2abcosC对其进行证明。
要证明S=
则要证S=ab×
此时S=(ab×
sinC)/2为三角形计算公式,故得证。
恒等式证明⑴
恒等式证明⑵
∵由证一,x==-c=p-c
y==-a=p-a
z==-b=p-b
∴r3=∴r=
∴S△ABC=r·
p=故得证。
由于在实际应用中,往往需计算四边形的面积,所以需要对海伦公式进行推广。
由于三角形内接于圆,所以猜想海伦公式的推广为:
在任意内接与圆的四边形ABCD中,设p=,则S四边形=
现根据猜想进行证明。
如图,延长DA,CB交于点E。
设EA=eEB=f
∵∠1+∠2=180°
∠2+∠3=180°
∴∠1=∠3∴△EAB≌△ECD
∴===
解得:
e=①f=②
由于S四边形ABCD=S△EAB
将①,②跟b=代入公式变形④,得到:
∴S四边形ABCD=
所以,海伦公式的推广得证。
C语言版:
如图四边形ABCD内接于圆O中,SABCD=,AD=1,AB=1,CD=2.
求:
四边形可能为等腰梯形。
解:
设BC=x
由海伦公式的推广,得:
(4-x)(2+x)2=27
x4-12x2-16x+27=0
x2(x2—1)-11x(x-1)-27(x-1)=0
(x-1)(x3+x2-11x-27)=0
x=1或x3+x2-11x-27=0
当x=1时,AD=BC=1
∴四边形可能为等腰梯形。
在程序中实现(VBS):
dima,b,c,p,q,s
a=inputbox("
请输入三角形第一边的长度"
)
b=inputbox("
请输入三角形第二边的长度"
c=inputbox("
请输入三角形第三边的长度"
a=1*a
b=1*b
c=1*c
p=(a+b+c)*(a+b-c)*(a-b+c)*(-a+b+c)
q=sqr(p)
s=(1/4)*q
msgbox("
三角形面积为"
&
s),,"
三角形面积"
在VC中实现
#include<
stdio.h>
math.h>
main()
inta,b,c,s;
printf("
输入第一边\n"
);
scanf("
%d"
&
a);
输入第二边\n"
b);
输入第三边\n"
c);
s=(a+b+c)/2;
面积为:
%f\n"
sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c)));
C#版:
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.Text;
namespaceCST09078
classProgram
staticvoidMain(string[]args)
doublea,b,c,p,s;
Console.WriteLine("
输入第一条边的长度:
\n"
a=Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
输入第二条边的长度:
b=Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
输入第三条边的长度:
c=Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
p=(a+b+c)/2;
s=Math.Sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));
我算出来的面积是{0}"
s);
Console.Read();
pascal版:
programx;
var
a,b,c:
real;
functionxb(x,y,z:
real):
p,s:
begin
p:
=(x+y+z)/2;
s:
=sqrt(p*(p-x)*(p-y)*(p-z));
xb:
=s;
end;
readln(a,b,c);
writeln(xb(a,b,c):
0:
2);
end.
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