Инструменты пользователя

Инструменты сайта


math-public:formuly_dlya_ploshchadej_figur_s_ispolzovaniem_sinusa

Теорема

  1. Площадь треугольника равна половине произведения двух его сторон на синус угла, заключенного между ними.
  2. Площадь параллелограмма равна произведению двух его смежных сторон на синус угла, заключенного между ними.
  3. Площадь выпуклого четырехугольника равна половине произведения его диагоналей на синус угла между ними.

Доказательство

Докажем первый пункт теоремы.

Пусть в треугольнике $ABC$ известны стороны $b, c$ и угол $A$ между ними.

Докажем, что $S_{ABC}=\dfrac{1}{2}bc\sin{A}$.

Действительно, проведем высоту $h=CD$ из вершины $C$.

Тогда $\sin{A}=\frac{h}{b}$.

Поэтому $h=b\sin{A}$.

Тогда $S_{ABC}=\dfrac{1}{2}ch=\dfrac{1}{2}bc\sin{A}$.

Докажем второй пункт теоремы.

Пусть в параллелограмме $ABCD$ известны стороны $a, b$ и угол $A$ между ними.

Докажем, что $S_{ABCD}=ab\sin{A}$.

Действительно, проведем высоту $h=BH$ из вершины $B$.

Тогда $\sin{A}=\frac{h}{b}$.

Поэтому $h=b\sin{A}$.

Тогда $S_{ABCD}=ah=ab\sin{A}$.

Докажем третий пункт теоремы.

Рассмотрим произвольный выпуклый четырехугольник.

Пусть его диагонали пересекаются в точке $O$.

Обозначим $a=AO, b=CO, c=DO, d=BO$.

Кроме того, $\angle AOB=\angle COD$, а углы $\angle BOC$ и $\angle AOD$ являются смежными к ним.

Следовательно, синусы углов $\angle AOB, \angle BOC, \angle COD$ и $\angle AOD$ равны.

Обозначим $\sin{\angle AOB}=\sin{\alpha}$.

Тогда $S_{ABCD}=S_{ABO}+S_{BOC}+S_{COD}+S_{AOD}=\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}(ad+db+bc+ca)=\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}(d(a+b)+c(b+a))=\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}(a+b)(c+d)=\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}\cdot AC\cdot BD$.

Теорема

В любом выпуклом четырехугольнике $ABCD$ выполняется соотношение $S_{AOB}\cdot S_{COD}=S_{BOC}\cdot S_{AOD}$.

Доказательство

Рассмотрим произвольный выпуклый четырехугольник.

Пусть его диагонали пересекаются в точке $O$.

Обозначим $a=AO, b=CO, c=DO, d=BO$.

Кроме того, $\angle AOB=\angle COD$, а углы $\angle BOC$ и $\angle AOD$ являются смежными к ним.

Следовательно, синусы углов $\angle AOB, \angle BOC, \angle COD$ и $\angle AOD$ равны.

Обозначим $\sin{\angle AOB}=\sin{\alpha}$.

Тогда $S_{ABO}\cdot S_{COD}=\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}\cdot ad\cdot\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}\cdot bc=\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}\cdot db\cdot\dfrac{1}{2}\sin{\alpha}\cdot ac=S_{BOC}\cdot S_{AOD}$.

Следствие

В произвольной трапеции площади треугольников, на которые трапецию делят диагонали, удовлетворяют соотношению $S^2=S_1\cdot S_2$.

Доказательство

Рассмотрим трапецию $ABCD$ в которой диагонали $AC$ и $BD$ пересекаются в точке $O$.

По теореме $S_{AOB}=S_{COD}=S$.

Обозначим $S_1=S_{BOC}$, $S_2=S_{AOD}$.

Тогда, учитывая теорему, получим $S^2=S_1\cdot S_2$.

math-public/formuly_dlya_ploshchadej_figur_s_ispolzovaniem_sinusa.txt · Последнее изменение: 2019/11/25 12:14 — labreslav

Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki