Výpočet trojúhelníku SSU

Trojúhelník má dvě řešení, strana c=174.83328004819 a c=50.3343804502

#1 Tupouhlý různostranný trojúhelník.

Délky stran trojúhelníku:
a = 130
b = 90
c = 174,83328004819

Obsah trojúhelníku: S = 5682,06660156624
Obvod trojúhelníku: o = 394,83328004819
Semiperimeter (poloobvod): s = 197,4166400241

Úhel ∠ A = α = 46,23882573073° = 46°14'18″ = 0,80770098304 rad
Úhel ∠ B = β = 30° = 0,52435987756 rad
Úhel ∠ C = γ = 103,76217426927° = 103°45'42″ = 1,81109840476 rad

Výška trojúhelníku na stranu a: v_a = 87,4166400241
Výška trojúhelníku na stranu b: v_b = 126,26881336814
Výška trojúhelníku na stranu c: v_c = 65

Těžnice: t_a = 122,91656379887
Těžnice: t_b = 147,33772120755
Těžnice: t_c = 69,70220298766

Poloměr vepsané kružnice: r = 28,78221376984
Poloměr opsané kružnice: R = 90

Souřadnice vrcholů: A[174,83328004819; 0] B[0; 0] C[112,5833302492; 65]
Těžiště: T[95,8055367658; 21,66766666667]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[87,4166400241; -21,41096466321]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[107,4166400241; 28,78221376984]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 133,76217426927° = 133°45'42″ = 0,80770098304 rad
∠ B' = β' = 150° = 0,52435987756 rad
∠ C' = γ' = 76,23882573073° = 76°14'18″ = 1,81109840476 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 = 130 b = 90 β = 30 ° b^{2} = a^{2} + c^{2} - 2 a c cos β 9 0^{2} = 13 0^{2} + c^{2} - 2 \cdot 130 \cdot c \cdot cos 30 ° c^{2} - 225, 167 c + 8800 = 0 p = 1; q = - 225, 167; r = 8800 D = q^{2} - 4 p r = 225, 16 7^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 8800 = 15500 D > 0 c_{1, 2} = \frac{- q \pm D}{2 p} = \frac{2 2 5 , 1 7 \pm 1 5 5 0 0}{2} c_{1, 2} = 112, 583302 \pm 62, 249498 c_{1} = 174, 832800482 c_{2} = 50, 333804502 c > 0 c = 174, 83

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 = 130 b = 90 c = 174, 83

2. Obvod trojúhelníku je součtem délek jeho tří stran

o = a + b + c = 130 + 90 + 174, 83 = 394, 83

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{3 9 4 , 8 3}{2} = 197, 42

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 = 197, 42 (197, 42 - 130) (197, 42 - 90) (197, 42 - 174, 83) S = 32285874, 21 = 5682, 07

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 5 6 8 2 , 0 7}{1 3 0} = 87, 42 v_{b} = \frac{2 S}{b} = \frac{2 \cdot 5 6 8 2 , 0 7}{9 0} = 126, 27 v_{c} = \frac{2 S}{c} = \frac{2 \cdot 5 6 8 2 , 0 7}{1 7 4 , 8 3} = 65

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{9 0 ^{2} + 1 7 4 , 8 3 ^{2} - 1 3 0 ^{2}}{2 \cdot 9 0 \cdot 1 7 4 , 8 3}) = 46 ° 1 4^{'} 18 " 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 3 0 ^{2} + 1 7 4 , 8 3 ^{2} - 9 0 ^{2}}{2 \cdot 1 3 0 \cdot 1 7 4 , 8 3}) = 30 ° γ = 180 ° - α - β = 180 ° - 46 ° 1 4^{'} 18 " - 30 ° = 103 ° 4 5^{'} 42 "

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{5 6 8 2 , 0 7}{1 9 7 , 4 2} = 28, 78

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 3 0 \cdot 9 0 \cdot 1 7 4 , 8 3}{4 \cdot 2 8 , 7 8 2 \cdot 1 9 7 , 4 1 6} = 90

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 9 0 ^{2} + 2 \cdot 1 7 4 , 8 3 ^{2} - 1 3 0 ^{2}}{2} = 122, 916 t_{b} = \frac{2 c ^{2} + 2 a ^{2} - b ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 1 7 4 , 8 3 ^{2} + 2 \cdot 1 3 0 ^{2} - 9 0 ^{2}}{2} = 147, 337 t_{c} = \frac{2 a ^{2} + 2 b ^{2} - c ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 1 3 0 ^{2} + 2 \cdot 9 0 ^{2} - 1 7 4 , 8 3 ^{2}}{2} = 69, 702

#2 Tupouhlý různostranný trojúhelník.

Délky stran trojúhelníku:
a = 130
b = 90
c = 50,3343804502

Obsah trojúhelníku: S = 1635,84986463161
Obvod trojúhelníku: o = 270,3343804502
Semiperimeter (poloobvod): s = 135,1676902251

Úhel ∠ A = α = 133,76217426927° = 133°45'42″ = 2,33545828232 rad
Úhel ∠ B = β = 30° = 0,52435987756 rad
Úhel ∠ C = γ = 16,23882573073° = 16°14'18″ = 0,28334110548 rad

Výška trojúhelníku na stranu a: v_a = 25,1676902251
Výška trojúhelníku na stranu b: v_b = 36,35221921404
Výška trojúhelníku na stranu c: v_c = 65

Těžnice: t_a = 33,04215789245
Těžnice: t_b = 87,70325993789
Těžnice: t_c = 108,9344048998

Poloměr vepsané kružnice: r = 12,10224349828
Poloměr opsané kružnice: R = 90

Souřadnice vrcholů: A[50,3343804502; 0] B[0; 0] C[112,5833302492; 65]
Těžiště: T[54,30657023313; 21,66766666667]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[25,1676902251; 86,41096466321]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[45,1676902251; 12,10224349828]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 46,23882573073° = 46°14'18″ = 2,33545828232 rad
∠ B' = β' = 150° = 0,52435987756 rad
∠ C' = γ' = 163,76217426927° = 163°45'42″ = 0,28334110548 rad

Vypočítat další trojúhelník