主题
Search

三角形面积


面积 Delta (有时也表示为 sigma)的三角形 DeltaABC,其边长为 abc,对应角为 ABC,由下式给出

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外接圆半径r内切圆半径,且 s=(a+b+c)/2半周长(Kimberling 1998,第 35 页;Trott 2004,第 65 页)。

一个特别优美的 Delta 公式是海伦公式

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

如果三角形由向量 uv 指定,这些向量从一个顶点出发,则面积是相应平行四边形面积的一半,即:

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

其中 det(A)行列式,而 uxv 是二维叉积(Ivanoff 1960)。

用以三角形顶点为中心的互相相切的圆的半径 a^'b^'c^' 表示边长 abc(这些圆定义了索迪圆),

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

给出了特别优美的形式

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

有关更多公式,请参见 Beyer(1987)和 Baker(1884),后者提供了 110 个三角形面积公式。

TriangleInscribing

在上图中,令通过三角形多边形顶点外接圆具有半径 R,并将从第一个点到第二个点的圆心角表示为 theta_1,到第三个点的圆心角表示为 theta_2。那么三角形的面积由下式给出

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

由其顶点 v_i=(x_i,y_i)(对于 i=1、2、3)指定的平面三角形的(有符号)面积由下式给出

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维空间中,其顶点的坐标由 v_i=(x_i,y_i,z_i) 给出,则

 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)

这可以写成简洁的形式

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 表示叉积

如果三角形的顶点以精确的三线坐标 a_i^':b_i^':c_i^' 指定,则三角形的面积为

 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 是参考三角形的面积(Kimberling 1998,第 35 页)。对于任意三线坐标,方程变为

 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)

另请参阅

面积, 海伦公式, 点到线距离--三维, 多边形面积, 四边形, 三角形

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

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 Wolfram|Alpha 中引用

三角形面积

请引用为

魏斯stein, Eric W. "三角形面积。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/TriangleArea.html

主题分类