三角形面积(完全面积公式)原创2021-06-09 07: 25 DA2
如题。
第一反应的命题是假的。因为最简单的思想,著名的“海伦公式”,面积是通过三角形三条边的长度来计算的,即:
公式中,a、b、c是三角形三条边的长度,P是三角形周长的一半,S是三角形的面积。很明显,虽然这里确定了S和2p,得到了关于A,B,C的两个方程,但是未知数是3,那么一般来说,解不是唯一的。
当然,要证明一个命题是假的,只需要找到反例就可以了。从课本和网上不难找到现成的反例,比如下面两组反例:
[1]两个边分别为[17,25,28]和[20,21,29]的三角形。
[2]两个边长分别为[4,11,11]和[7,7,12]的三角形。
虽然对于一个真假问题,一个反例就能看出对错。但本着望敌从宽的思路,万一下一个题目改成:给定一个三角形,求一个周长和面积与这个三角形相同但不相等的三角形。上面的反例没用。下一步是研究这个问题:
当然,如果有这样的三角形,那就有无穷多个,三角形就是一个解集。还是从海伦公式出发,两个方程,三个未知数(三条边的长度)。因此,一边长是自由变量,即可以在合理的范围内自由取值。
所谓合理性是指那些简单的几何条件,比如:三角形的边长是正实数,三角形任一边的长度小于周长P的一半(否则三边不能构成三角形)。选取一边作为自由变量后,三角形的另外两边用两个方程约束,就可以得到一个确定的表达式。
综上所述,给定三角形A的周长2p和面积s以及三角形B的一条边的长度在合理的范围内确定,就可以得到三角形B的另外两条边的表达式。这样就得到了三角形B的形式解。
所谓形式解,就是解的合理性还需要验证。因为的表达式往往包含一个根,如果根中的值是一个负实数,开根就会得到一个有虚部的复数。这个结果是不合理的,因为一个平面图的空是空,在这个空区间内不能标有虚部的复数。如果得到这样的结果,表明该值不合理,需要重新选择。
如果解通过合理性验证,将得到一个合理的三角形B。
上述方法被组织成以下计算过程:
[1]首先给出一个三角形(三角形A),即三角形的三条边的长度:
计算A的半周长和面积(用海伦公式):
[2]然后对于要求解的三角形B,给出一边的长度:
计算出B的半周长和面积(用海伦公式):
其中,由于半周长相等,这里用A的半周长来计算面积,这样表达式中会出现尽可能多的已知数据,有利于方程的后续求解。
[3]解方程:
根据已知条件,得到方程{},选取其中的未知数,从而可以求出未知数的解析表达式。解这个方程组的过程比较复杂,这里直接写结果(做完之后):
结果:是给定三角形A的三条边的长度;p是周长的一半;待定三角形b的第一边的长度。
如有必要,m的取值范围可由下面的不等式组求出:
(1)如果结果是实数,那么:(这个不等式不好解)
(2)如果边长为正,则:m>0
(3) 三角形边长小于半周长,则: m
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