三角形的面积公式
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1 三角形的面積公式: △ABC面積= 12底高,以底與高的長度表示面積但是當BC邊上的『高』不容易求出來的時候(如有障礙物),我們可以利用三角函數邊角的關係式間接求出高,於是 △ABC的面積= 12 a b × sin C 事實上圖中,C是銳角,當C是直
角或是鈍角時 △ABC,BC邊上的高仍然是 bsinC ∴△ABC面積=1
2absinC, 同理由對稱性得△ABC的面積公式=12absinC= 12bcsinA= 12casinB 例子:已知正△ABC每邊的長是a,求其面積。 結論: △面積記憶法利用三角函數定義,由△=12底高,導出兩邊夾角求面積,即△=12absinC= 12bcsinA= 12casinB (兩邊夾一角) 國中幾何曾經學過「大邊對大角」這個性質,但這個性質只說角大則邊大,邊大則角大,這種說法似乎只是一種對於邊角關係的「定性描述」,那麼邊角之間有沒有「定量的描述」呢?我們用以下的定理來回答這個問題: 正弦定理:在ABC中,以a,b,c表示A,B,C之對邊長度,則asinA = bsinB = csinC =2R,其中R為ABC外接圓的半徑。 證明: 由前面三角形的面積公式:SABC=12absinC= 12bcsinA= 12casinB CBAbac$C琌綰àCBAbac$C琌àCBAbac$C琌秝à 2 等號兩邊同除abc,可得 sinCc = sinBb = sinAa asinA = bsinB =csinC 。 但是asinA = bsinB =csinC =?我們由以下的證明來說明: 我們將ABC分成直角、銳角、鈍角三種情形來討論,如下圖所示: (1)當A=90 (2)當A<90 (3)當A>90 (1)A=90 asin90 = a=BC=外接圓直徑=2R asinA = bsinB =csinC =2R (2)A為銳角: 過B做圓O的直徑BD,因為A與D對同弧(BC),因此A=D。 考慮直角三角形BCD,由銳角三角形的定義可知BCBD=sinD=sinA asinA = BD=外接圓直徑=2R asinA = bsinB =csinC =2R。 (3)A為鈍角: 過B做圓O的直徑BD,因為A+D=180,所以sinD=sin(180A)=sinA 考慮直角三角形BCD,由銳角三角形的定義可知BCBD=sinD=sinA asinA = BD=外接圓直徑=2R asinA = bsinB =csinC =2R。 結論:正弦定理的用法 正弦定理asinA = bsinB = csinC =2R的轉換(以R為媒介) O C O O B A
C B A B C A D
D
3 餘弦定理:在ABC中,若a,b,c為A,B,C之對邊長,則 a2=b2+c22bccosA b2=a2+c22accosB c2=a2+b22abcosC 餘弦定理的歷史可追溯至西元三世紀前歐幾里德的幾何原本。 三角函數 具有垂直線的銳角三角形 見右圖,在c上做高可以得到: 將等式同乘以c得到: 運用同樣的方式可以得到: 將兩式相加: 4 勾股定理 設中,,,。過B點作AC的垂線,垂足為D,如果D在AC內部,則BD的長度為asinC,DC的長度為acosC,AD的長度為b – a cosC。根據勾股定理: 如果D在AC的延長線上,證明是類似的。同理可以得到其他的等式。 範例 : 池塘旁有B,C兩點,小明想知道B,C兩點間的距離,他採用底下兩種方法,試根據所得資料求出BC距離?(兩者所在地點可能不同) 法一: 他走到遠處A點,並量得BAC=60,AC=7m, AB=10m,請問BC=? 法二: 他走到遠處A點,並測得ACB=60,ABC=75,AB=10m,請問BC=?
Ans:(1)79 (2)1063 ABC7m10m60
ABC
10m6075