Правильный треугольник. Площадь правильного треугольника
Правильный треугольник — треугольник, у которого все стороны равны. Каждый угол правильного треугольника равен 
градусов.
Правильный треугольник называют еще равносторонним.
Каждая из высот правильного треугольника является также его медианой и биссектрисой.
Центры вписанной и описанной окружностей правильного треугольника совпадают.
Пусть сторона правильного треугольника равна 
.
Высота правильного треугольника: 
Радиус окружности, вписанной в правильный треугольник: 
Радиус описанной окружности в два раза больше: 
Площадь правильного треугольника: 
Все эти формулы легко доказать. Если вы нацелены на решение задач части 
— докажите их самостоятельно.
. Сторона правильного треугольника равна 
. Найдите радиус окружности, вписанной в этот треугольник.
Задача решается в одну строчку. Радиус вписанной окружности 
.
. Найдите радиус окружности, вписанной в правильный треугольник, высота которого равна 
.
Сравним формулы для высоты правильного треугольника и радиуса вписанной окружности. Очевидно, радиус вписанной окружности равен 
высоты.
Ответ: .
. Сторона правильного треугольника равна . Найдите радиус окружности, описанной около этого треугольника.
Радиус окружности, описанной вокруг правильного треугольника, равен 
.
Ответ: .
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Правильный треугольник. Площадь правильного треугольника» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.
Публикация обновлена:
08.05.2023
Содержание:
- Формула
- Примеры вычисления площади равностороннего треугольника
Формула
Чтобы найти площадь равностороннего треугольника (рис. 1), нужно квадрат его стороны умножить на
$sqrt{3}$ и поделить на четыре, то есть
$$mathrm{S}_{Delta}=frac{a^{2} sqrt{3}}{4}$$
Эту формулу легко получить из общей
формулы для площади треугольника
$$mathrm{S}_{Delta A B C}=frac{1}{2} a b sin alpha$$
при условии, что $a=b$ (так как треугольник равносторонний) и
$alpha=60^{circ}$ (угол равностороннего треугольника).
Напомним, что треугольник называется равносторонним, если все его стороны равны.
Примеры вычисления площади равностороннего треугольника
Пример
Задание. Найти площадь равностороннего треугольника
$ABC$, если известно, что его сторона равна 2 дм.
Решение. Подставив заданное значение в формулу, будем иметь:
$mathrm{S}_{Delta A B C}=frac{2^{2} cdot sqrt{3}}{4}=frac{4 cdot sqrt{3}}{4}=sqrt{3}$ (дм2)
Ответ. $mathrm{S}_{Delta A B C}=sqrt{3}$ (дм2)
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 430 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Пример
Задание. Найти площадь равностороннего треугольника
$ABC$, если его высота равна 3 м.
Решение. Сделаем чертеж (рис. 2).
Так треугольник равносторонний, то его высота $BH$ является и
медианой, а это означает, что $AH=HC$ .
Пусть $HC=x$, тогда $AC=2HC=2x=BC$. Рассмотрим прямоугольный треугольник
$BHC$. Записываем для него теорему Пифагора:
$$B C^{2}=B H^{2}+H C^{2}$$
$$(2 x)^{2}=2^{2}+x^{2}$$
Решаем полученное уравнение относительно $x$ :
$4 x^{2}-x^{2}=9 Rightarrow 3 x^{2}=9 Rightarrow x^{2}=3 Rightarrow H C=x=sqrt{3}$ (м)
Отсюда получаем, что
$A C=2 x=2 sqrt{3}$ (м)
А тогда искомая площадь
$mathrm{S}_{Delta A B C}=frac{(2 sqrt{3})^{2} cdot sqrt{3}}{4}=frac{12 sqrt{3}}{4}=3 sqrt{3}$ (м2)
Ответ. $mathrm{S}_{Delta A B C}=3 sqrt{3}$ (м2)
Остались вопросы?
Здесь вы найдете ответы.
Как можно вычислить площадь равсностороннего треугольника?
Согласно формуле, по которой вычисляется площадь S треугольника с равными
сторонами, она равна:
S = √3/4*а, в которой а – это длина стороны фигуры.
Площадь можно также найти следующим образом:
S = a*h/2, где h – это высота.
Высоту можно вычислить, используя теорему Пифагора:
h = а² — (а/2)².
Как можно рассчитать площадь равностороннего треугольника, если известно,
что площадь треугольной фигуры, отсекаемой от него средней линией,
составляет 6 см. кв.?
Обозначим имеющийся треугольник с равными сторонами как АВС. Обозначим
длину стороны как а, и получим, что АВ=ВС=АС=а. Среднюю линию обозначим
как МК. Тогда Sмвк = 6 см. кв.
В случае с равносторонним треугольником:
S = а²√3/4
Зная свойство средней линии треугольника, можно записать следующее
равенство:
МК = АС/2 = а/2.
В этом случае площадь отсекаемого треугольника равна:
Sмвк = (а/2)²*√3/4 = а²√3/16 см.кв.
В условии дано, что Sмвк = 6 см.кв., тогда:
а²√3/16 = 6
а² = 96/√3.
Площадь равностороннего треугольника:
S = а²√3/4 = (96√3)/(4√3) = 96/4 =24 см.кв.
Как можно вычислить площадь равностороннего треугольника при условии, что
его периметр составляет 24 см.?
Найдем сторону равносторонней треугольной фигуры, разделив его периметр на
3:
а = 24:3 = 8 см.
Тогда площадь этой фигуры равна:
S =1/2a²sin 60° = 1/2*64*√3/2 = 16√3 см.кв.
Что представляет собой формула площади равностороннего треугольника?
Обозначив одну из сторон равносторонней треугольной фигуры как а, а
высоту, проведенную к ней, — как h, то формула расчета площади этой фигуры
будет выглядеть так:
S=ah/2.
Принимая во внимание то, что все стороны данной треугольной фигуры равны,
то его высоту можно выразить через сторону и вычислить, используя теорему
Пифагора:
h² = а²-(а/2)² = h² = а²- а²/4 = 3а²/4
h = (а√3)/2
Тогда площадь данной фигуры равна:
S = ½ a* h = ½ a*(а√3)/2 = (a²√3)/4
Как выразить длину стороны а из формулы площади равностороннего
треугольника?
Для расчета площади треугольника, длины всех сторон которого равны,
используется формула:
S=a²√3/4
Перенесем 4 в правую часть равенства:
4S=a²√3.
Тогда:
a² = 4S/√3
а = √4S/√3.
Какая формула используется для вычисления площади равностороннего
треугольника с длиной стороны а?
Если известно, что сторона равносторонней треугольной фигуры равна а, то
его площадь рассчитывается так:
S = а²√3/4.
Каким образом можно привести доказательство теоремы о площади
равностороннего треугольника?
Треугольник имеет два катета – АВ и ВС. Его гипотенуза – ВС. Так как
фигура является равносторонней, то АВ = АС.
Требуется доказать, что площадь треугольной фигуры, стороны которой
одинаковы, равна произведению длин его катетов, разделенному на два.
Превратим имеющийся треугольник в квадрат, проведя перпендикуляр из его
углов, и получим что:
ΔВАС = ΔВСD.
Площадь квадрата равна:
S = а*b.
Диагональ квадрата ВС является гипотенузой треугольника, которая делит
квадрат на 2 равные части. Из этого следует, что площадь треугольника
равна половине площади квадрата. Что и требовалось доказать.
Как вычислить площадь равностороннего треугольника со стороной длиной 9 см.?
Имеется треугольник АВС с равным сторонами.
ВН = 9 см.
Площадь данной фигуры находится по формуле:
S=1/2*АС*ВН,
в которой АС – основание треугольной фигуре, по длине равное любой из
сторон (равносторонний Δ), ВН – высота.
Предположим, что АС = 2а см. Тогда:
АН = АС/2 = ½*2а = а см.
Согласно теореме Пифагора:
АВ² = ВН²+АН².
В данном случае:
(2а)² = 9²+а²
Переносим а² в правую часть уравнения:
4а²-а² = 81
Упрощаем:
3а² = 81.
Отсюда:
а² = 81/3 = 27
а=√27=√9×3=3√3 см.
Теперь можно найти площадь:
S=1/2*9*3√3=1/2*27/√3=27√3/2=13,5√3 см.кв.
Какому числу равна площадь равностороннего треугольника с основанием длиной
6 см.?
Известна формула расчета площади треугольника:
S=1/2*h*b.
Проведем высоту h, которая в равностороннем треугольнике представляет
собой также биссектрису и медиану.
Воспользуемся теоремой Пифагора для вычисления высоты:
h = √(36-9) = √27 см.
Тогда:
S = h*3 = 3√27 см.кв.
Возможно ли привести доказательство того, что площадь равностороннего
треугольника равна √3*a²/4, в которой длина его стороны обозначена как а?
Доказать, что приведенное в задании утверждение является верным, можно,
если превратить имеющуюся треугольную фигуру в параллелограмм/, площадь
которого равна произведению длины стороны и высоты.
Параллелограмм состоит из двух треугольников, которые равны. Это значит,
что площадь одной из треугольных фигур находится так:
S = a*h /2.
Высоту можно выразить через определение синуса.
Все углы в равносторонней треугольной фигуре равны и составляют 60
градусов (180/3).
sin(60) = V3/2.
Из определения синуса следует:
h/a = sin(60).
Это значит, что:
h = a*V3/2.
Значит:
S = a*a*V3/4.
Почему площадь равностороннего треугольника равна a^2√3/4?
Известно, что площадь любого треугольника можно найти по формуле:
S = 1/2*a*b*sinA,
в которой стороны треугольника обозначены как а и b, а угол, образованный
ими, — как А.
Доказано, что каждый угол равносторонней треугольной фигуры составляют 60
градусов (sin60 =sqrt(3)/2), а его стороны имеют одинаковые длины. Если
подставить эти значения в формулу, то получим:
S = a22√3/4.
Как найти площадь равностороннего треугольника при условии, что длина каждой
его стороны составляет 12 см.?
Площадь треугольника с равными сторонами вычисляется по формуле:
S = √3/4*a².
В данном случае:
S= √3/4*12²= √3*144 /4*1 = 36√3 ≈ 62,35 см.кв.
Согласно формуле Герона:
S = √(р(р-а)(р-a)(p-a))
Для данного треугольника:
Р = 12*3 = 36 см.
Р = р/2 = 36/2 = 18 см.
Тогда:
S = √ (18× (18-12)³) = √(18*6³) = √(18×216)=√3888 ≈ 62,35 см. кв.
Как вычислить площадь правильного равностороннего треугольника, зная радиус
круга R?
Площадь треугольника с одинаковыми сторонами считается как:
S = a²√3/4.
Радиус r окружности, которая вписана в данный Δ, равен a√3/6. Значит:
а = 2√3r.
Считаем площадь треугольника:
S = 4*3r²√3/4 = 3√3r².
Радиус R окружности, которая описана около правильной треугольной фигуры,
равен a/√3. Следовательно, а = R√3.
В этом случае:
S = R²*3√3/4 = 3√3R²/4.
Известно, что площадь правильного треугольника равна 100√3 м.кв. Как
вычислить его сторону?
Площадь треугольника равна:
(a²√3)/4.
В данном случае:
100√3=(a²√3)/4
Тогда:
a²√3=400√3.
Находим а:
a²√3 = 400√3
a² = 400
a = 20 см.
Чему равна площадь правильного треугольника при условии, что диаметр
окружности, вписанной в него, = 10 см.?
Если d = 10 см., то r = 10/2 = 5 см.
Известно, что:
r = а√3/6, где а – это длина стороны правильного Δ.
Значит:
5 = а√3/6.
Отсюда:
а = 30/√3 = 10√3 см.
Тогда:
SΔ = a²√3/4 =(10√3)³ *√3/4 = 75√3 см. кв.
Чему равна площадь правильного треугольника со стороной 4 дм.?
Известно, что:
S = 1/2 * a * a sin 60 = 1/2 * 4 * 4 * √3/2 = 4√3 дм.кв.
Площадь также можно найти так:
S = a²√3/4 = 16√3/4 = 4√3 дм.кв.
Как найти площадь правильного треугольника, зная, что длина описанной около
него окружности равна 4Пи см.?
Длина окружности через радиус находится так:
L=2πR.
Значит:
R=L/2π=4π/2π=2 у.е.
Имеем правильный треугольник, значит длина его стороны:
a=R*√3=2√3 у.е.
Можем найти SΔ:
S = √3/4a² = √3/43*3 = 3√3 у.е.кв.
Чему равна площадь правильного треугольника и его стороны, если его высота =
14 см.?
В правильном треугольнике длины всех сторон одинаковы. Это значит, что
каждую из них можно обозначить как х. Тогда:
Р (периметр) = х + х + х = 3х см.
Площадь будет равна:
S = 1/2 h * x = 14/2*x = 7х см.кв.
Как найти площадь правильного треугольника с равными сторонами при условии,
что радиус круга R?
Площадь треугольной фигуры с равными сторонами считается как:
S = a²√3/4.
Радиус окружности, вписанной в этот Δ, составляет a√3/6. Тогда а = 2√3r.
Находим площадь треугольника:
S = 4*3r²√3/4 = 3√3r².
Радиус R окружности, которая описана около правильного Δ, составляет a/√3.
Это означает, что а = R√3.
Теперь можем высчитать площадь треугольника:
S = R²*3√3/4 = 3√3R²/4.
Как найти площадь правильного треугольника при условии, что расстояние от
его центра до вершины составляет 2 м.?
Центр правильно треугольной фигуры также является центральной точкой
описанной около нее окружности. Ее радиус представляет собой расстояние от
центра до вершины фигуры:
а=R√3=2√3
Все углы в правильном треугольнике являются одинаковыми и равны по 60
градусов (180/3).
Площадь треугольной фигуры рассчитывается как:
а²sin60°/2=(2√3)²√3/2/2=6√3 м.кв.
Как найти площадь правильного треугольника, если определено, что сторона
имеет длину, аналогичную длине стороны ромба с диагоналями 10 см. и 12 см.?
Предположим, что BD = 10 см., а АС = 12 см.
Диагонали ромба перпендикулярны и делятся на две равные части, пересекаясь
в определенной точке.
ΔАВО: ∠АОВ = 90°, АО = АС/2 = 6, ВО = BD/2 = 5.
Согласно теореме Пифагора:
АВ = √(АО² + ВО²) = √(36 + 25) = √41.
Треугольник имеет равные стороны, длина каждой из которых аналогична длине
стороны ромба:
а = √41.
Тогда:
SΔ = a²√3/4 = 41√3/4 см.кв.
Как найти площадь правильного треугольника периметром 6 см.?
Если длина стороны правильного треугольника указана, то его площадь
вычисляется следующим образом:
S = a²√3/4.
Согласно определению правильного треугольника, длины всех его сторон
одинаковые. Исходя из этого можно найти его сторону, разделив периметр на
три:
а = 6/3 = 2 см.
Ищем площадь, подставив в равенство значение а:
S = 2²√3/4 = S 4√3/4 = √3 см.кв.
Как найти площадь правильного треугольника при условии, что окружность,
которая вписана в него, имеет радиус длиной 4 см.?
Площадь треугольника, имеющего стороны одинаковой длины, может быть
рассчитана через длину его стороны без применения формулы радиуса
окружности, которая вписана в него. Для данной фигуры верно утверждение о
том, что высота, биссектриса и медиана делятся в точке пересечения в
отношении 2:1. При схематичном изображении можно увидеть, что треугольная
фигура АВС включает 6 треугольников с прямыми углами, которые имеют
одинаковый катет (R) и гипотенузу (АО=ВО=СО). Следовательно, площадь
треугольника АВС будет представлять собой сумму площадей всех 6
треугольников, формирующих его.
Какова формула вычисления площади равностороннего треугольника со стороной
а?
Если сказано, что сторона равносторонней треугольной фигуры равна а, то
его площадь можно найти:
S = a²√3/4.
Как определить, чему равна длина стороны треугольника с равными сторонами,
зная формулу, по которой вычисляется площадь равностороннего треугольника
(S=√3/4 а²) и то, что она равна 9√3см²?
Если S=√3/4 а², то в данном случае S=9√3, что означает: 9√3=√3/4 а².
Выразим а²:
а² = 9√3:√3/4 = 9√3 x 4√3 = 36
а = +-√36 = +- 6.
Так как длина стороны не может быть отрицательным числом, то a = 6 см.
Какой вид имеет формула, которая отражает зависимость площади
равностороннего треугольника от длины его сторон?
Доказано, что равносторонний треугольник имеет равные углы по 60 градусов.
Также известна формула вычисления площади данной фигуры путем умножения
длин двух его сторон и синуса угла, который они образуют:
S = 1/2*a*a*sin 60 = a²√3/4 см.кв.
Чему равна площадь равностороннего треугольника и длина его медианы, если
известно, что его сторона составляет а?
Если указано, что длина стороны равностороннего треугольника составляет а,
то его площадь равна:
S=a²√3/4.
Медиана, проведенная в треугольнике с равными сторонами, также
представляет собой его биссектрису и высоту. Из этого следует, что:
h=a√3/2.
Ответ: Площадь треугольника = a²√3/4 см.кв., его медиана = a√3/2 см.
Как определить площадь равностороннего треугольника со стороной, длина
которой составляет 8√2 см?
В случае с треугольником с равными сторонами, высота представляет собой
также медиану, делящую на две равные части сторону, на которую она
опущена. Если применить в данном случае теорему Пифагора, то высота равна:
h = √((8√2)²-(4√2)²)=4√6 см.
Теперь есть возможность найти площадь:
S = (1/2)*8√2*4√6 = 32√3 см. кв.
Площадь также можно найти по формуле для треугольника с равными сторонами:
S =(√3/4)*a² или S =(√3/4)*128 = 32√3 см. кв.
Дано два равносторонних треугольника, площадь одного из которых превышает
площадь другого в три раза. Чему будет равна сторона второго равностороннего
треугольника, при условии, что сторона первого из них составляет 1 см.?
Для расчета площади треугольника с равными сторонами есть формула:
S = a²√3/4.
Найдем площадь меньшего из треугольников, подставив значение а:
S₁ = 12 √3/4 = √3/4 см.кв.
Известно, что площадь второго треугольника больше площади первой фигуры в
три раза. Тогда:
S₂ = 3√3/4.
Очевидно, что сторона большего треугольника составляет √3 см.
Сторона равностороннего треугольника равна 14 см. Чему будет равна его
площадь, умноженная на √3?
Формула площади для треугольника с равными сторонами:
S = а²*√3/4.
Подставляем значение а:
S = 14²*√3/4 = 49√3 см. кв.
Умножаем полученное число на √3:
49√3*√3 = 49*3 = 147 см.
Читать дальше: как найти площадь круга.
Как посчитать площадь треугольника:
Через сторону
Через сторону и высоту
Через высоту
Укажите размеры:
Результат:
Решение:
Ссылка на страницу с результатом:
# Теория
Треугольник — это геометрическая фигура, образованная тремя отрезками соединяющихся тремя точками, у которой все углы внутренние.
Равносторонний треугольник — это треугольник у которого длины всех сторон равны.
Треугольники по своей форме бывают прямоугольный, равнобедренный, равносторонний, разносторонний.
Формула площади равностороннего треугольника
Посчитать площадь равностороннего треугольника можно посчитать тремя способами.
Площадь равностороннего треугольника расчитывается по одной из формул:
a
a
a
h
Через сторону и высоту:
S = dfrac{1}{2}ah
Через сторону:
S = dfrac{sqrt{3}}{4} a^2
Через высоту:
S = dfrac{h^2}{sqrt{3}}
- S — площадь треугольника
- a — равные стороны
- b — основание треугольника
- h — высота
Похожие калькуляторы:
Войдите чтобы писать комментарии
Равносторонним, или правильным, называется треугольник, в котором все стороны одинаковой длины, а все три угла равны 60°.
В таком треугольнике центр вписанной и описанной окружности находятся в одной точке, а радиус описанной окружности равняется двойному радиусу вписанной: 
Для нахождения площади равностороннего треугольника можно применять различные формулы.
1.Через сторону…
Учитывая, что все стороны равны и зная их длину, можно легко найти значение по формуле площади правильного треугольника:
Эта формула выводится из обычной формулы площади треугольника через синус угла.
| Сторона треугольника = | |
| Ответ: Площадь треугольника= 21.218 |
Пример расчета площади равностороннего треугольника через сторону.
Задача:
дан равносторонний треугольник со стороной a= 5 см. Найдите площадь
Решение:
Площадь треугольника будет равна 10,6 квадратных сантиметра
2.Через описанную окружность…
Можно найти значение через радиус описанной окружности. Он может быть дан условиями или рассчитываться исходя из радиуса вписанной окружности по приведенной выше формуле:
| Радиус описанной окружности = | |
| Ответ: Площадь треугольника= 10.000 |
2.Через вписанную окружность…
Также есть формула нахождения площади, через радиус вписанной окружности.
Рассмотрим пример расчета площади правильного треугольника через вписанную окружность.
Задача
: дан правильный треугольник, в который вписана окружность. Сторона a= 4 см, радиус R = 2,5 см. Рассчитайте площадь через радиус описанной окружности.
Решение
: мы уже знаем, что радиус описанной окружности вдвое больше радиуса вписанной. Найдем его:
Теперь подставим найденное значение в формулу:
Получаем, что площадь треугольника равна 32,9 кв. см
Содержание
- Определение правильного треугольника
- Общие сведения
- Особые линии и точки
- Свойства правильных треугольников
- Треугольник с равными сторонами
- Определение равностороннего треугольника
- Длина высоты и ее частей
- Свойства равностороннего треугольника
- Свойство 1
- Свойство 2
- Свойство 3
- Свойство 4
- Свойство 5
- Свойство 6
- Пример задачи
- Основные формулы
- Формулы площади
- Через величины a или h
- Через радиусы r или R
- Примеры решения задач
- Описанная и вписанная окружности
- Тетраэдр и его поверхность
Определение правильного треугольника
Треугольник называется правильным, если все его стороны равны: AB + AC + BC. Правильный треугольник еще называется равносторонним.
Общие сведения
Любое пространство можно описать размерностью. В трёхмерном измерении плоская геометрическая фигура, состоящая из трёх отрезков и такого же количества точек, в которых они соединяются, называется треугольником. Отрезки называют сторонами или боковыми гранями, площадь, ограниченная ими — внутренней, а точки — вершинами. Фигура имеет 3 угла и является невырожденной.
Строгого требования к обозначениям элементов многоугольника нет. Но традиционно вершины подписывают заглавными буквами латинского алфавита A, B, C, а противолежащие им стороны — аналогичными строчными знаками. В качестве обозначений для углов используют греческие символы: α, β, γ. Например, если имеется треугольник ABC, у него будут углы A, B, C и стороны a, b, c. Боковые грани могут подписываться и как отрезки, тогда в их имени учитываются ограничивающие точки. Например, AB, BC, CA.
В зависимости от соотношения размеров сторон, все треугольники разделяют на 3 вида. Они бывают:
- Равнобедренными — многоугольники, у которых одна сторона не равна двум другим. Эта грань называется основанием. Углы при этой стороне равны.
- Разносторонние (неправильные) — длины всех граней разные.
- Равносторонние — треугольники, имеющие одинаковые стороны. Часто эти фигуры называют правильными. По сути, они являются частным случаем равнобедренного многоугольника.
Существуют правила, позволяющие утверждать о равенстве или подобии двух и более треугольников. Они считаются идентичными, то есть их параметры полностью совпадают, если 2 стороны и угол равны или все грани имеют одинаковую длину. А также фигуры будут одинаковыми, когда у них совпадают 2 стороны и угол, располагающийся напротив большего отрезка.
Признаки подобия помогают определить вид треугольника при сравнении с известным. Если 2 любых угла равны в обеих фигурах, они считаются похожими. Когда же 2 стороны многоугольника пропорциональны двум отрезкам другого, причём углы, заключённые между этими гранями, равны, такие фигуры подобны.
Особые линии и точки
Медиана, высота и биссектриса — 3 замечательные линии любого треугольника. Представляют они собой внутренние отрезки, построенные из углов на противоположные стороны. Линия, соединяющая вершину с серединой противоположной грани, называется медианой. Луч, разделяющий угол на 2 равные части — это биссектриса, а перпендикуляр, построенный к стороне — высота.
В любом правильном треугольнике можно начертить 3 отрезка. Если отложить медиану, а потом биссектрису и высоту, можно заметить, что эти линии совпадут. Эта особенность и есть замечательным свойством равностороннего многоугольника, то есть если в любой другой трёхугольной фигуре можно построить 12 особых линий, то в рассматриваемом только 3.
Доказать это утверждение можно следующим образом: пусть имеется треугольник АВС, в котором проведена высота ВH. Далее, рассуждения нужно построить так:
- Отрезок BH перпендикулярен прямой AC по построению.
- Точка H разделяет отрезок AC на AD и CD. Если это утверждение будет верным, это означает, что построенная высота BH будет медианой треугольника.
- Отрезок BH создаёт в многоугольнике 2 угла — ∠ABH и ∠CBH. При верности этого утверждения можно утверждать, что отрезок BH является биссектрисой.
Если создать зеркальное отражение треугольнику и совместить его с оригинальным, все углы попарно совместятся. Совпадут и стороны. Так как ВH — высота, она перпендикуляр. Значит, в точке H отрезок образует прямой угол с боковой гранью AC. Отсюда следует, что образованные треугольники AHB и CBH прямоугольные.
Они являются равными по общей гипотенузе и острому углу. Это следует из того, что правильный многоугольник — частный случай равнобедренного. Так как треугольники совпадают, у них одинаковые углы ABH и CBH. Причём они смежные, поэтому BH — биссектриса. В то же время точка H делит AC на 2 равных отрезка, значит, BH — медиана.
Точка, в которой пересекаются отрезки, будет центром тяжести фигуры. Её особенность в том, что она разделяет эту линию на 2 части в отношении 2 к 1, если считать от угла. Кроме этого, из-за равенства медианы и биссектрисы эта точка будет и ортоцентром.
Свойства правильных треугольников
- В правильном треугольнике все углы равны между собой и равны 60^.
- Высота в равностороннем треугольнике совпадает с медианой и биссектрисой.
- Центры пересечения медиан, биссектрис и высот совпадают.
- Центры вписанной и описанной окружностей совпадают.
- Радиусы r и R, вписанной и описанной окружностей равностороннего треугольника, связаны с длиной его стороны a следующими соотношениями:r=frac{sqrt{3}}{6} a, quad R=frac{sqrt{3}}{3} a$$
Треугольник с равными сторонами
Каждый школьник, в каком бы классе он ни учился, знает, что собой представляет треугольник. Он является самой простой замкнутой фигурой на плоскости и в пространстве, поскольку образован тремя отрезками (четырьмя ограничены следующие по сложности за ним фигуры: прямоугольник, квадрат, параллелограмм и т. д. ).
Состоит он из трех сторон, которые определяют 3 его угла (отсюда и название геометрического объекта). Для определения значений углов в градусах следует при решении задач использовать теорему о равенстве их суммы — 180. При этом неважно, к какому типу относится сама фигура (равнобедренный, прямоугольный и т. д. ), теорема остается справедливой всегда.
Исходя из названия, равносторонний треугольник — плоская фигура, все 3 стороны которой равны между собой. Для нее являются справедливыми следующие свойства:
- Все 3 угла равны между собой и составляют 60 градусов, поэтому его также называют равноугольным. Это утверждение справедливо в обратную сторону: если все углы треугольника составляют 60 градусов, он является равносторонним.
- Медиана, биссектриса и высота совпадают друг с другом, то есть любая из этих линий будет делить угол пополам, противоположную сторону на 2 равные части и будет перпендикулярна ей одновременно.
- Наличие трех осей симметрии. Все они совпадают с соответствующими медианами, биссектрисами, высотами. Оси пересекаются в точке, которая является геометрическим и массовым центром фигуры. Повороты на 0, 120, 240 и 360 градусов вокруг этой точки треугольника будут переводить его самого в себя, то есть являются операциями симметрии.
- Любые 2 рассматриваемых треугольника являются подобными. Этот вывод следует из равенства их трех углов.
Определение равностороннего треугольника
Равносторонним (или правильным) называется треугольник, в котором все стороны имеют одинаковую длину. Т.е. AB = BC = AC.
Примечание: правильный многоугольник – это выпуклый многоугольник, имеющий равные стороны и углы между ними.
Длина высоты и ее частей
Прежде чем приводить формулы площади равностороннего треугольника, следует выяснить, какую длину имеют его биссектрисы, высоты или медианы. Пусть эта величина будет обозначаться латинской буквой h, а сторона фигуры обозначается a. Поскольку проведенная высота из любого угла делит его на 2 прямоугольных треугольника, этот факт можно использовать для вычисления величины h. Проще всего применить определение какой-либо тригонометрической функции, например, синуса:
sin (60) = h/a.
Согласно определению, синусом угла называется отношения противолежащего катета (h) к гипотенузе (a). Поскольку значения функции sin (60) является табличной величиной, получается следующее выражение для h:
h = 30,5 /2*a.
Из формулы следует, что высота h составляет приблизительно 87% от длины стороны a.
Для получения полной информации о свойствах биссектрис, медиан и высот треугольника, нужно определить, на какие части делит их точка пересечения. Следует ввести некоторые обозначения:
- A, B, C — вершины равноугольного треугольника;
- Q — точка пересечения биссектрис, медиан и высот фигуры;
- P — середины стороны BC, на которую опущена высота AP.
Треугольник PQB является прямоугольным. Прямым углом будет QPB. Поскольку угол QBP разделен биссектрисой на 2 одинаковые части, он составляет 30 градусов. Катет QP лежит против этого угла, поэтому будет иметь длину в 2 раза меньшую, чем гипотенуза BQ. Нетрудно увидеть, что сумма длин BQ и QP равна высоте h. Эти рассуждения позволяют получить следующие формулы:
- QP = ½*BQ = 1/3*h = 30,5 /6*a = r;
- BQ = 2*QP = 2/3*h = 30,5 /3*a = R.
Здесь введены новые буквы r и R для обозначения длин QP и BQ, соответственно.
Свойства равностороннего треугольника
Свойство 1
В равностороннем треугольнике все углы равны 60°. Т.е. α = β = γ = 60°.
Свойство 2
В равностороннем треугольнике высота, проведенная к любой из сторон, одновременно является биссектрисой угла, из которого она проведена, а также медианой и серединным перпендикуляром.
CD – медиана, высота и серединный перпендикуляр к стороне AB, а также биссектриса угла ACB.
- CD перпендикулярна AB => ∠ADC = ∠BDC = 90°
- AD = DB
- ∠ACD = ∠DCB = 30°
Свойство 3
В равностороннем треугольнике биссектрисы, медианы, высоты и серединные перпендикуляры, проведенные ко всем сторонам, пересекаются в одной точке.
Свойство 4
Центры вписанной и описанной вокруг равностороннего треугольника окружностей совпадают и находятся на пересечении медиан, высот, биссектрис и серединных перпендикуляров.
Свойство 5
Радиус описанной вокруг равностороннего треугольника окружности в 2 раза больше радиуса вписанной окружности.
- R – радиус описанной окружности;
- r – радиус вписанной окружности;
- R = 2r.
Свойство 6
В равностороннем треугольнике, зная длину стороны (условно примем ее за “a”), можно вычислить:
Пример задачи
Дан равносторонний треугольник, сторона которого равна 7 см. Найдите радиус описанной вокруг и вписанной окружности, а также, высоту фигуры.
Решение
Применим формулы, приведеные выше, для нахождения неизвестных величин:
Основные формулы
Для каждого треугольника существует набор формул, с помощью которых можно определить его элементы. Чаще всего приходится выяснять длины сторон, площадь, высоты и периметр. При этом если известны боковые грани, можно найти практически любые остальные параметры.
Вокруг правильной фигуры можно описать круг, причём окружность можно и вписать в середину. Что интересно, их центры совпадут между собой и с местом пересечения высот. В этом случае радиус внешнего круга равняется R = (a * √3) / 3 = a / 2 * sin (a), а внутреннего: r = (a * √3) / 6 = R / 2. Чтобы найти высоту, зная радиус, используют выражение: h = (3 *R) / 2. Кроме этой формулы, довольно часто применяют равенство, связывающее сторону и перпендикуляр: h = (a * √3) / 2.
Доказательство верности формулы для нахождения радиуса вписанной окружности можно построить исходя из выражения, справедливого к равнобедренной фигуре: r = b / 2 √((2 a — b) / (2 a + b)). Так как стороны равны, то a = b. Получается, что r = a / 2 √(2a — a) / (2a + a) = (a / 2) * √(1 / 3) = a / (2 * √3) = (a √3) / 6.
Чтобы определить длину стороны, нужно знать высоту и теорему Пифагора. Согласно ей, квадрат гипотенузы находится как сумма квадратов высоты и длины разделённого основания. Применяя теорему к правильной фигуре, можно записать: AB2 = h2 + (AB / 2)2. Это равенство решают следующим образом: AB2 = h2 + AB2 / 22. Выражение можно преобразовать в вид: (3a2 / 4) = h 2 → a 2 = (4 * h2) / 3 → a 2 = √((4 * h2) / 3) → a = (2 * h) / √3.
Из других существующих формул можно перечислить те, что чаще всего применяют при решении примеров:
- Площадь. Находят из выражения: S = (a 2 * √3) / 4. Вывести эту формулу довольно просто. Если взять за основу, что равенство для площади верно, то исходя из свойств фигуры можно записать: S = ½ * a2 * sin 60 = ½ * a2 * √3 / 2 = (√3 / 4) * a2. Что и следовало доказать.
- Периметр. Чтобы его определить, нужно сложить длины всех сторон, но так как в правильной фигуре они равны, можно воспользоваться формулой: P = 3 * a.
Существуют ещё 2 значимые теоремы: косинусов и синусов. Согласно первой, квадрат стороны фигуры будет ранятся удвоенному произведению двух оставшихся отрезков и косинусу угла между ними, отнятому из суммы квадратов: a2 = b2 + c2 — 2 * b * c * cos (a). Согласно же второй, длины отрезков пропорциональны синусам углов, лежащих напротив: a / sin (a) = b / sin (b) = c / sinс.
Формулы площади
Чему равна площадь равностороннего треугольника можно определить с использованием нескольких формул. Для этого привлекаются в том числе понятия вписанной и описанной окружности.
Через величины a или h
Площадь абсолютно любого треугольника может быть определена как произведение его высоты на длину основания, которое следует поделить пополам. Если записать это выражение для равноугольного треугольника, можно получить следующие формулы:
- S = ½*a*h;
- S = 30,5 /4*a 2 ;
- S = 30,5 /3*h 2 .
Для получения этих выражений была использована формула связи между длинами высоты h и основания a. Уравнения справедливы для любого треугольника с равными сторонами. Для прямоугольного или равнобедренного эти выражения уже не подходят.
Формулы через длины h и a для площади S говорят, что для однозначного определения геометрической характеристики достаточно знать лишь один параметр треугольника, имеющий размерность длины.
Через радиусы r или R
Чтобы определить площадь, достаточно узнать любой линейный параметр. Это необязательно может быть сторона или высота, но также радиусы вписанной и описанной окружностей.
Вписанной называется окружность, которая лежит внутри фигуры и касается всех ее сторон. В случае равностороннего треугольника ее центр находится в точке пересечения медиан (высот, биссектрис), то есть в точке Q. Ее радиус r равен отрезку QP и составляет:
r = 30,5 /6*a.
Выразив из этого равенства сторону a и подставив ее в формулу для площади S через a, можно получить следующее выражение:
S = 3*30,5 *r 2 .
Центр вписанной окружности является для равностороннего треугольника центром описанной вокруг него. Ею принято называть в геометрии фигуру, которая проходит через все вершины многоугольника. Поскольку ее центр лежит в точке Q, радиус R будет равен длине отрезка QB. Формула для него уже известна:
R = 30,5 /3*a.
Аналогичным образом, выражая из этого равенства величину a, и подставляя ее в формулу для S, можно получить следующее выражение:
S = 3*30,5/4*R 2 .
Это равенство можно было также получить, если вспомнить, что радиус описанной окружности R в 2 раза больше радиуса r.
Примеры решения задач
Выведенные формулы можно с легкостью применять для решения разнообразных задач по геометрии. Для понимания, как их следует использовать, следует рассмотреть несколько примеров.
Чтобы уметь решать различные задания, связанные с треугольником, нужно помнить всего несколько формул. Но понадобится знать, что углы в фигуре равны друг другу и составляют 60 градусов. Часто придётся применять и теорему Пифагора. Вот некоторые из типовых заданий, используемые при обучении школьников в седьмом классе:
- Какой будет радиус вписанной в правильный треугольник окружности, если его высота равняется 9 см. Зная свойство фигуры, решить задачу можно за пару секунд. Так как радиус равен 1/3 высоты, ответом на задачу будет: r = h / 3 = 9 / 3 = 3 см.
- Сторона равностороннего треугольника равняется корню из трёх. Определить диаметр описанной окружности. Известно, что отношение синуса к противолежащему углу составляет 2R. Следовательно: R = a / 2 * sin (a) = √3 * 2 / 2 * √3 = 1.
- Вокруг треугольной фигуры со стороной 8 √3 описан круг. Узнать его радиус. Эта задача в 2 действия. Используя формулу для нахождения вписанного радиуса и определение r = R / 2 можно записать: R = 2 * a * √3 / 6 = 2 * 8 * √3 * √3 / 6 = 2 * 4 = 8.
- Пусть имеется квадрат, вокруг которого описана окружность. В ней так же располагается правильный треугольник. Периметр треугольной фигуры равен 9 √ 6. Нужно вычислить сумму всех сторон квадрата. На первом шаге необходимо определить длину боковой грани треугольника. Найти её можно по формуле: a = 3 √6. Теперь возможно рассчитать радиус описанной окружности: a = R * √3. Выполнив подстановку, найти ответ несложно: R = 3 √6 / √3 = 3 * √2. На третьем шаге можно выяснить, чему равняется сторона четырёхугольника. В этом поможет равенство: 3 √2 = (n √2) / 2. Отсюда n = 6. Значит, периметр квадрата равняется: P = 4 * 6 = 24.
Проверить правильность решения, возможно, используя онлайн-калькуляторы. Это сервисы, которые предлагают бесплатно вычислить элементы правильной фигуры. При этом от пользователя требуется лишь внести в специальную форму исходные данные и нажать кнопку «Рассчитать».
Следует отметить, что выучить наизусть все формулы сложно, поэтому обычно используют логическое мышление и теоремы синусов-косинусов. Учитывая, что любой угол в равностороннем треугольнике равен 60 градусов практически любую формулу вывести можно самостоятельно.
Описанная и вписанная окружности
Дан некоторый равноугольный треугольник. Известно, что разница между радиусами описанной и вписанной окружностей составляет 3 см. Следует найти площадь фигуры.
На первый взгляд может показаться, что нахождение решения этой задачи требует проведения некоторых промежуточных вычислений, но это не так. Если вспомнить, что радиус описанной окружности R ровно в 2 раза больше величины r, то их разница является не чем иным, как самим радиусом вписанной окружности r. Для получения ответа на задачу следует всего-навсего воспользоваться известной формулой и вычислить S:
S = 3*30,5 *r 2 = 46,765 см 2 .
Тетраэдр и его поверхность
Тетраэдр является объемной фигурой, которая ограничена четырьмя гранями, являющимися равноугольными треугольниками. Необходимо определить площадь поверхности этой геометрической фигуры, если известно, что ее объем составляет 100 см 3 .
Чтобы посчитать необходимую площадь, следует найти эту величину всего лишь для одного равностороннего треугольника, а затем полученное число умножить на 4. Из курса стереометрии известно, что объем тетраэдра рассчитывается по следующей формуле:
V = 20,5 /12*a 3 .
Отсюда можно получить длину стороны a:
a = (12*V/20,5)^(1/3).
Подставляя значение объема тетраэдра из условия задачи, можно рассчитать a = 9,467 см. Это значение округлено до третьего знака после запятой.
Теперь можно применить формулу для расчета площади S через a:
S = 30,5/4*a 2 = 38,81 см 2 .
Получилась площадь одной грани тетраэдра. Поскольку объемная фигура состоит из четырех одинаковых треугольников, то площадь его поверхности St составит:
St = 4*S = 155,24 см 2 .
Таким образом, высокая симметрия равностороннего треугольника позволяет рассчитывать его площадь, зная всего один линейный параметр фигуры. Чаще всего таковым является высота, сторона основания или радиусы вписанной и описанной окружностей.