问一下坐标系里求三角形面积的公式

问一下坐标系里求三角形面积的公式,第1张

不是矩阵,而是行列式形式,
在平面内三角形面积公式
||x1 y1 1|
S△= (1/2) |x2 y2 1|
|x3 y3 1|
在空间,则用向量的叉积(向量积)的模的1/2,
S△ABC=|(1/2)|向量AB×向量AC|
= |i j k|
(1/2) |(x2-x1 y2-y1 z2-z1|
|x3-x1 y3-y1 z3-z1|
其中i,j k是x,y,z三个 方向的单位向量。
两个向量积仍是向量,方向右手螺旋规则,其模是以二向量为邻边的平行四边形面积,其一半就是三角形面积,A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3)

1、最简单方法的就是向量积:面积=(1/2)|a×b|;
2、使用数量积大致有2种方法,一种是先求出夹角,再套公式;另一种是直接使用公式面积=(1/2)[根号下(a·a)(b·b)-(a·b)(a·b)];
3、由三边向量求出三边边长:一是直接使用海伦公式,二是使用余弦定理可以把三个角都求出来,当然只需要求出两边夹角就可以了,然后套公式;
4、根据向量坐标可以求出三顶点的坐标,一是写出任意一边的直线方程,使用点到直线的距离公式求出该边上的高;二是写出两条边的方程,使用夹角公式求夹角
其实这些方法本质都一样

先求得向量AB=(-1,1,0)、向量AC=(2,0,-1)
ABAC=|AB||AC|cosa
-2=√2√5cosa,cosa=-2/√10
sina=√15/5
三角形面积=(1/2)|AB||AC|sina=(1/2)√2√5√15/5=√6/2

三角形的面积计算方法如下:

关于三角形的面积计算,常见方法是“三角形的面积等于二分之一底乘高”,它由矩形面积公式推导而来,我们经常将四边形问题转化为三角形问题,早期三角形这一面积公式推导,则反之。

这得从《周髀》讲起,开篇商高答周公时有“矩出九九八十一”,意指矩形(边长为整数)的面积可以借助乘法口诀计算。3000多年前的华夏祖先就知道“矩形的面积=长×宽”。

至魏晋时期,数学家刘徽在《九章算术注》中提及推导过程:“半广者,以盈补虚为直田也,亦可半正从以乘广。按半广乘从,以取中平之数,故广从相乘为积步。”这里,“广”指的是三角形的底边,“正从”指的是高(“从”念“zong”)。

具体 *** 作是这样的:取三角形两边中点,作底边垂线,可将三角形割补成矩形(即直田)。

“亦可半正从以乘广。”则是另一种方法,取高的一半,同样可以割补成矩形。

这是刘徽的“出入相补之术”,也就是割补法,得出了三角形的面积公式:

只需测量三角形的一边长以及这条边上的高,即可求得三角形的面积。

如果我们仅知道三角形的三边长,如何求其面积呢?2000年前亚历山大城的海伦(Hero,约公元62年-150年,科学家、发明家)给出了公式:

公式相传为阿基米德所发现,因为这个公式最早出现在古希腊海伦的著作《测地术》中,所以被称为海伦公式。关于海伦公式,很可能是用勾股定理求出高的方式进行推导而得。如图,在三角形ABC中,过A点作BC的垂线,垂足为D。

对照两个三角形全等的判定定理,此公式可对应边角边定理(SAS),事实上,海伦-秦九韶公式对应的便是SSS,联想另几个判定定理,ASA、AAS以及直角三角形的HL,每一个全等判定似乎都对应有一个三角形面积公式?答案是肯定的,因为判定中的三角形边角元素确定了三角形的形状与大小,利用尺规即可作出全等的三角形,而全等三角形的面积一定相等。

以下方法可以提供参考(我只讲思路,具体计算省略):
1、最简单的是用海伦公式,只要不断利用勾股定理算出边长,然后带入海伦面积公式就可以了。
2、其次可以考虑用点到直线的距离公式,这样可以利用底乘高的面积公式。
3、利用两直线的夹角公式,得到夹角,然后利用勾股定理计算出两条边的长度,这样就可以利用正弦定理求面积了。
4、如果学过向量,把第1点作为起点,到第2点为一个向量,到第3点为一个向量,得到两个向量,这两个向量的外积(也叫叉乘积)的一半就是三角形的面积了。
5、取这个三角形的在一个平面上的投影,再求出这三点所在平面于投影面的夹角(只要求发向夹角就可以了),利用投影面积是原面积与夹角余弦的乘积可以求出三角形面积。
6、以已知某一点(不妨设第1点)作为坐标原点,另一点(不妨设第2点)为x轴上一点,建立新的直角坐标系,确定新坐标与旧坐标的变换关系(是平移+旋转,而且很好确定),在新坐标中就非常容易求得第3点坐标,这样只要求新坐标上的平面三角形面积就可以了。
7、如果学过仿射坐标,那把6中的直角坐标变成仿射坐标,第3点在y标架上,就非常容易求得面积了。
注:
前三种方法是初等的,比较简单易懂;
第四种方法对于学过向量的人来说是最简单的;
第五中方法需要知道空间平面的表示;过程比较麻烦,但对于锻炼空间想象力比较好;
第六和第七种方法需要掌握高等数学(空间几何)的一些知识,而且处理起来会麻烦一些,但可以作为空间变换的练习用。


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