Výpočet trojúhelníku SSU

Trojúhelník má dvě řešení, strana c=119.94215524446 a c=56.72876299275

#1 Tupouhlý různostranný trojúhelník.

Délky stran trojúhelníku:
a = 102
b = 60
c = 119,94215524446

Obsah trojúhelníku: S = 3058,51095873366
Obvod trojúhelníku: o = 281,94215524446
Semiperimeter (poloobvod): s = 140,97107762223

Úhel ∠ A = α = 58,21216693829° = 58°12'42″ = 1,01659852938 rad
Úhel ∠ B = β = 30° = 0,52435987756 rad
Úhel ∠ C = γ = 91,78883306171° = 91°47'18″ = 1,60220085842 rad

Výška trojúhelníku na stranu a: v_a = 59,97107762223
Výška trojúhelníku na stranu b: v_b = 101,95503195779
Výška trojúhelníku na stranu c: v_c = 51

Těžnice: t_a = 79,95499093271
Těžnice: t_b = 107,2154681837
Těžnice: t_c = 58,35767134038

Poloměr vepsané kružnice: r = 21,69660540993
Poloměr opsané kružnice: R = 60

Souřadnice vrcholů: A[119,94215524446; 0] B[0; 0] C[88,3354591186; 51]
Těžiště: T[69,42553812102; 17]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[59,97107762223; -1,87224313863]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[80,97107762223; 21,69660540993]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 121,78883306171° = 121°47'18″ = 1,01659852938 rad
∠ B' = β' = 150° = 0,52435987756 rad
∠ C' = γ' = 88,21216693829° = 88°12'42″ = 1,60220085842 rad

Jak jsme vypočítali tento trojúhelník?

Výpočet trojúhelníku probíhá ve dvou fázích. První fáze je taková, že ze vstupních parametrů se snažíme vypočítat všechny tři strany trojúhelníku. První fáze probíhá různě pro různé zadané trojúhelníky. Druhá fáze je vlastně výpočet ostatních charakteristik trojúhelníku (z již vypočtených stran, proto SSS), jako jsou úhly, plocha, obvod, výšky, těžnice, poloměry kružnic atd. Některé vstupní vstupní údaje vedou i ke dvěm až třem správným řešením trojúhelníku (např. pokud je zadaný obsah trojúhelníku a dvě strany - výsledkem je typicky ostroúhlý a tupoúhlý trojúhelník).

1. Kosinová věta

a = 102 b = 60 β = 30 ° b^{2} = a^{2} + c^{2} - 2 a c cos β 6 0^{2} = 10 2^{2} + c^{2} - 2 \cdot 102 \cdot c \cdot cos 30 ° c^{2} - 176, 669 c + 6804 = 0 p = 1; q = - 176, 669; r = 6804 D = q^{2} - 4 p r = 176, 66 9^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 6804 = 3996 D > 0 c_{1, 2} = \frac{- q \pm D}{2 p} = \frac{1 7 6 , 6 7 \pm 3 9 9 6}{2} = \frac{1 7 6 , 6 7 \pm 6 1 1 1}{2} c_{1, 2} = 88, 334591 \pm 31, 606961 c_{1} = 119, 941552445 c_{2} = 56, 727629927 c > 0 c = 119, 94

Nyní, když víme délky všech tří stran trojúhelníku, trojúhelník je jednoznačně určen. Dále proto výpočet je stejný a dopočítají se další jeho vlastnosti - výpočet trojúhelníku ze známých tří stran SSS.

a = 102 b = 60 c = 119, 94

2. Obvod trojúhelníku je součtem délek jeho tří stran

o = a + b + c = 102 + 60 + 119, 94 = 281, 94

3. Poloviční obvod trojúhelníku

Poloviční obvod trojúhelníku (semiperimeter) je polovina z jeho obvodu. Poloviční obvod trojúhelníku se ve vzorcích pro trojúhelníky často vyskytuje tak, že mu byl přidělen samostatný název (semiperimeter - poloobvod - s). Trojúhelníková nerovnost říká, že nejdelší délka strany trojúhelníku musí být menší než semiperimeter.

s = \frac{o}{2} = \frac{2 8 1 , 9 4}{2} = 140, 97

4. Obsah trojúhelníku pomocí Heronova vzorce

Heronův vzorec dává obsah trojúhelníku, kdy jsou známé délky všech tří stran. Není třeba nejprve vypočítat úhly nebo jiné vzdálenosti v trojúhelníku. Heronův vzorec funguje stejně dobře ve všech případech a druzích trojúhelníků.

S = s (s - a) (s - b) (s - c) S = 140, 97 (140, 97 - 102) (140, 97 - 60) (140, 97 - 119, 94) S = 9354480, 9 = 3058, 51

5. Výpočet výšek trojúhelníku z jeho obsahu.

Existuje mnoho způsobů, jak zjistit výšku trojúhelníku. Nejjednodušší způsob je ze vzorce, když známe obsah a délku základny. Plocha trojúhelníku je polovinou součinu délky základny a výšky. Každá strana trojúhelníku může být základnou; existují tedy tři základny a tři výšky. Výška trojúhelníku je kolmá úsečka od vrcholu po přímku obsahující základnu.

S = \frac{a v _{a}}{2} v_{a} = \frac{2 S}{a} = \frac{2 \cdot 3 0 5 8 , 5 1}{1 0 2} = 59, 97 v_{b} = \frac{2 S}{b} = \frac{2 \cdot 3 0 5 8 , 5 1}{6 0} = 101, 95 v_{c} = \frac{2 S}{c} = \frac{2 \cdot 3 0 5 8 , 5 1}{1 1 9 , 9 4} = 51

6. Výpočet vnitřních úhlů trojúhelníku pomocí kosinové věty

Kosinová věta je užitečná při hledání úhlů trojúhelníku, když známe všechny tři strany. Kosinová věta spojuje všechny tři strany trojúhelníku s úhlem trojúhelníku. Kosinová věta je extrapolací Pythagorovy věty pro jakýkoliv trojúhelník. Pythagorova věta funguje pouze v pravoúhlém trojúhelníku. Pythagorova věta je zvláštním případem kosinové věty a dá se z něj odvodit, protože kosinus 90 ° je 0. Nejlepší je nejprve najít úhel oproti nejdelší straně. V případě kosinové věty neexistuje problém s tupými úhly jako v případě sinusové věty, protože funkce kosinus je záporná pro tupé úhly, nulová pro pravé a kladná pro ostré úhly. K určení úhlu z hodnoty kosinus používáme inverzní kosinus nazývaný arkuskosinus.

a^{2} = b^{2} + c^{2} - 2 b c cos α α = arccos (\frac{b ^{2} + c ^{2} - a ^{2}}{2 b c}) = arccos (\frac{6 0 ^{2} + 1 1 9 , 9 4 ^{2} - 1 0 2 ^{2}}{2 \cdot 6 0 \cdot 1 1 9 , 9 4}) = 58 ° 1 2^{'} 42 " b^{2} = a^{2} + c^{2} - 2 a c cos β β = arccos (\frac{a ^{2} + c ^{2} - b ^{2}}{2 a c}) = arccos (\frac{1 0 2 ^{2} + 1 1 9 , 9 4 ^{2} - 6 0 ^{2}}{2 \cdot 1 0 2 \cdot 1 1 9 , 9 4}) = 30 ° γ = 180 ° - α - β = 180 ° - 58 ° 1 2^{'} 42 " - 30 ° = 91 ° 4 7^{'} 18 "

7. Poloměr vepsané kružnice

Vepsaná kružnice v trojúhelníku je kružnice (kruh), který se dotýká každé jeho strany. Všechny trojúhelníky mají vepsanou kružnici a její střed vždy leží uvnitř trojúhelníku. Střed vepsané kružnice je průsečík tří os vnitřních úhlů (průsečík bisektorov). Součin poloměru vepsané kružnice a semiperimetru (poloviny obvodu) trojúhelníku je jeho plocha.

S = r s r = \frac{S}{s} = \frac{3 0 5 8 , 5 1}{1 4 0 , 9 7} = 21, 7

8. Poloměr opsané kružnice

Opsaná kružnice trojúhelníku je kružnice, která prochází všemi vrcholy trojúhelníku. Střed opsané kružnice je bod, ve kterém se protínají osy stran trojúhelníku.

R = \frac{a b c}{4 r s} = \frac{1 0 2 \cdot 6 0 \cdot 1 1 9 , 9 4}{4 \cdot 2 1 , 6 9 6 \cdot 1 4 0 , 9 7 1} = 60

9. Výpočet těžnic

Těžnice (medián) trojúhelníku je úsečka spojující vrchol se středem protější strany. Každý trojúhelník má tři těžnice a všechny se vzájemně protínají v těžišti trojúhelníku. Těžiště rozděluje těžnice na části v poměru 2: 1, přičemž těžiště je dvakrát blíže ke středu strany jako protilehlý vrchol. Apolloniusovu větu používáme pro výpočet délky těžnic z délek jeho stran.

t_{a} = \frac{2 b ^{2} + 2 c ^{2} - a ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 6 0 ^{2} + 2 \cdot 1 1 9 , 9 4 ^{2} - 1 0 2 ^{2}}{2} = 79, 95 t_{b} = \frac{2 c ^{2} + 2 a ^{2} - b ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 1 1 9 , 9 4 ^{2} + 2 \cdot 1 0 2 ^{2} - 6 0 ^{2}}{2} = 107, 215 t_{c} = \frac{2 a ^{2} + 2 b ^{2} - c ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 1 0 2 ^{2} + 2 \cdot 6 0 ^{2} - 1 1 9 , 9 4 ^{2}}{2} = 58, 357

#2 Tupouhlý různostranný trojúhelník.

Délky stran trojúhelníku:
a = 102
b = 60
c = 56,72876299275

Obsah trojúhelníku: S = 1446,55545631501
Obvod trojúhelníku: o = 218,72876299275
Semiperimeter (poloobvod): s = 109,36438149637

Úhel ∠ A = α = 121,78883306171° = 121°47'18″ = 2,12656073598 rad
Úhel ∠ B = β = 30° = 0,52435987756 rad
Úhel ∠ C = γ = 28,21216693829° = 28°12'42″ = 0,49223865182 rad

Výška trojúhelníku na stranu a: v_a = 28,36438149637
Výška trojúhelníku na stranu b: v_b = 48,21884854383
Výška trojúhelníku na stranu c: v_c = 51

Těžnice: t_a = 28,42655518608
Těžnice: t_b = 76,88331060675
Těžnice: t_c = 78,72441640204

Poloměr vepsané kružnice: r = 13,22769943549
Poloměr opsané kružnice: R = 60

Souřadnice vrcholů: A[56,72876299275; 0] B[0; 0] C[88,3354591186; 51]
Těžiště: T[48,35440737045; 17]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[28,36438149637; 52,87224313863]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[49,36438149637; 13,22769943549]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 58,21216693829° = 58°12'42″ = 2,12656073598 rad
∠ B' = β' = 150° = 0,52435987756 rad
∠ C' = γ' = 151,78883306171° = 151°47'18″ = 0,49223865182 rad

Vypočítat další trojúhelník