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三角形面積


面積 Delta (有時也表示為 sigma)的三角形 DeltaABC,其邊長為 abc,對應角為 ABC,由下式給出

Delta=1/2bcsinA
(1)
=1/2casinB
(2)
=1/2absinC
(3)
=1/4sqrt((a+b+c)(b+c-a)(c+a-b)(a+b-c))
(4)
=1/4sqrt(2b^2c^2+2c^2a^2+2a^2b^2-a^4-b^4-c^4)
(5)
=(abc)/(4R)
(6)
=rs,
(7)

其中 R外接圓半徑r內切圓半徑,且 s=(a+b+c)/2半周長(Kimberling 1998,第 35 頁;Trott 2004,第 65 頁)。

一個特別優美的 Delta 公式是海倫公式

 Delta=sqrt(s(s-a)(s-b)(s-c)).
(8)

如果三角形由向量 uv 指定,這些向量從一個頂點出發,則面積是相應平行四邊形面積的一半,即:

A=1/2|det(uv)|
(9)
=1/2|uxv|,
(10)

其中 det(A)行列式,而 uxv 是二維叉積(Ivanoff 1960)。

用以三角形頂點為中心的互相相切的圓的半徑 a^'b^'c^' 表示邊長 abc(這些圓定義了索迪圓),

a=b^'+c^'
(11)
b=a^'+c^'
(12)
c=a^'+b^',
(13)

給出了特別優美的形式

 Delta=sqrt(a^'b^'c^'(a^'+b^'+c^')).
(14)

有關更多公式,請參見 Beyer(1987)和 Baker(1884),後者提供了 110 個三角形面積公式。

TriangleInscribing

在上圖中,令透過三角形多邊形頂點外接圓具有半徑 R,並將從第一個點到第二個點的圓心角表示為 theta_1,到第三個點的圓心角表示為 theta_2。那麼三角形的面積由下式給出

 Delta=2R^2|sin(1/2theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_1-theta_2)]|.
(15)

由其頂點 v_i=(x_i,y_i)(對於 i=1、2、3)指定的平面三角形的(有符號)面積由下式給出

Delta=1/(2!)|x_1 y_1 1; x_2 y_2 1; x_3 y_3 1|
(16)
=1/2(-x_2y_1+x_3y_1+x_1y_2-x_3y_2-x_1y_3+x_2y_3).
(17)

如果三角形嵌入在三維空間中,其頂點的座標由 v_i=(x_i,y_i,z_i) 給出,則

 Delta=1/2sqrt(|y_1 z_1 1; y_2 z_2 1; y_3 z_3 1|^2+|z_1 x_1 1; z_2 x_2 1; z_3 x_3 1|^2+|x_1 y_1 1; x_2 y_2 1; x_3 y_3 1|^2).
(18)

這可以寫成簡潔的形式

Delta=1/2|(x_2-x_1)x(x_1-x_3)|
(19)
=1/2|(x_3-x_1)x(x_3-x_2)|,
(20)

其中 AxB 表示叉積

如果三角形的頂點以精確的三線座標 a_i^':b_i^':c_i^' 指定,則三角形的面積為

 Delta^'=(abc)/(8Delta^2)|a_1 b_1 c_1; a_2 b_2 c_2; a_3 b_3 c_3|,
(21)

其中 Delta 是參考三角形的面積(Kimberling 1998,第 35 頁)。對於任意三線座標,方程變為

 Delta^'=(abcDelta)/((aalpha_1+bbeta_1+cgamma_1)(aalpha_2+bbeta_2+cgamma_2)(aalpha_3+bbeta_3+cgamma_3))|alpha_1 beta_1 gamma_1; alpha_2 beta_2 gamma_2; alpha_3 beta_3 gamma_3|.
(22)

另請參閱

面積, 海倫公式, 點到線距離--三維, 多邊形面積, 四邊形, 三角形

使用 探索

參考文獻

Baker, M. "A Collection of Formulæ for the Area of a Plane Triangle." Ann. Math. 1, 134-138, 1884.Beyer, W. H. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 123-124, 1987.Ivanoff, V. F. "Solution to Problem E1376: Bretschneider's Formula." Amer. Math. Monthly 67, 291-292, 1960.Kimberling, C. "Triangle Centers and Central Triangles." Congr. Numer. 129, 1-295, 1998.Trott, M. The Mathematica GuideBook for Programming. New York: Springer-Verlag, 2004. http://www.mathematicaguidebooks.org/.

在 中引用

三角形面積

請引用為

魏斯stein, Eric W. "三角形面積。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/TriangleArea.html

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