Výpočet trojúhelníku SSU

Trojúhelník má dvě řešení, strana c=191.95768821756 a c=52.74662203243

#1 Tupouhlý různostranný trojúhelník.

Délky stran trojúhelníku:
a = 135
b = 90
c = 191,95768821756

Obsah trojúhelníku: S = 5475,90326615094
Obvod trojúhelníku: o = 416,95768821756
Semiperimeter (poloobvod): s = 208,47884410878

Úhel ∠ A = α = 39,34404765045° = 39°20'26″ = 0,68766208443 rad
Úhel ∠ B = β = 25° = 0,4366332313 rad
Úhel ∠ C = γ = 115,66595234955° = 115°39'34″ = 2,01986394963 rad

Výška trojúhelníku na stranu a: v_a = 81,12444838742
Výška trojúhelníku na stranu b: v_b = 121,68767258113
Výška trojúhelníku na stranu c: v_c = 57,0533465335

Těžnice: t_a = 133,85661627542
Těžnice: t_b = 159,72223287687
Těžnice: t_c = 62,85441076331

Poloměr vepsané kružnice: r = 26,26660380274
Poloměr opsané kružnice: R = 106,47990712419

Souřadnice vrcholů: A[191,95768821756; 0] B[0; 0] C[122,35215512499; 57,0533465335]
Těžiště: T[104,76994778085; 19,01878217783]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[95,97884410878; -46,10878242697]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[118,47884410878; 26,26660380274]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 140,66595234955° = 140°39'34″ = 0,68766208443 rad
∠ B' = β' = 155° = 0,4366332313 rad
∠ C' = γ' = 64,34404765045° = 64°20'26″ = 2,01986394963 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 = 135 b = 90 β = 25 ° b^{2} = a^{2} + c^{2} - 2 a c cos β 9 0^{2} = 13 5^{2} + c^{2} - 2 \cdot 135 \cdot c \cdot cos 25 ° c^{2} - 244, 703 c + 10125 = 0 p = 1; q = - 244, 703; r = 10125 D = q^{2} - 4 p r = 244, 70 3^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 10125 = 19379, 608373074 D > 0 c_{1, 2} = \frac{- q \pm D}{2 p} = \frac{2 4 4 , 7 \pm 1 9 3 7 9 , 6 1}{2} c_{1, 2} = 122, 351551 \pm 69, 605331 c_{1} = 191, 956882176 c_{2} = 52, 746220324 c > 0 c = 191, 96

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 = 135 b = 90 c = 191, 96

2. Obvod trojúhelníku je součtem délek jeho tří stran

o = a + b + c = 135 + 90 + 191, 96 = 416, 96

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{4 1 6 , 9 6}{2} = 208, 48

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 = 208, 48 (208, 48 - 135) (208, 48 - 90) (208, 48 - 191, 96) S = 29985509, 96 = 5475, 9

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 4 7 5 , 9}{1 3 5} = 81, 12 v_{b} = \frac{2 S}{b} = \frac{2 \cdot 5 4 7 5 , 9}{9 0} = 121, 69 v_{c} = \frac{2 S}{c} = \frac{2 \cdot 5 4 7 5 , 9}{1 9 1 , 9 6} = 57, 05

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 9 1 , 9 6 ^{2} - 1 3 5 ^{2}}{2 \cdot 9 0 \cdot 1 9 1 , 9 6}) = 39 ° 2 0^{'} 26 " 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 5 ^{2} + 1 9 1 , 9 6 ^{2} - 9 0 ^{2}}{2 \cdot 1 3 5 \cdot 1 9 1 , 9 6}) = 25 ° γ = 180 ° - α - β = 180 ° - 39 ° 2 0^{'} 26 " - 25 ° = 115 ° 3 9^{'} 34 "

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 4 7 5 , 9}{2 0 8 , 4 8} = 26, 27

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 5 \cdot 9 0 \cdot 1 9 1 , 9 6}{4 \cdot 2 6 , 2 6 6 \cdot 2 0 8 , 4 7 8} = 106, 48

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 9 1 , 9 6 ^{2} - 1 3 5 ^{2}}{2} = 133, 856 t_{b} = \frac{2 c ^{2} + 2 a ^{2} - b ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 1 9 1 , 9 6 ^{2} + 2 \cdot 1 3 5 ^{2} - 9 0 ^{2}}{2} = 159, 722 t_{c} = \frac{2 a ^{2} + 2 b ^{2} - c ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 1 3 5 ^{2} + 2 \cdot 9 0 ^{2} - 1 9 1 , 9 6 ^{2}}{2} = 62, 854

#2 Tupouhlý různostranný trojúhelník.

Délky stran trojúhelníku:
a = 135
b = 90
c = 52,74662203243

Obsah trojúhelníku: S = 1504,67773264123
Obvod trojúhelníku: o = 277,74662203243
Semiperimeter (poloobvod): s = 138,87331101622

Úhel ∠ A = α = 140,66595234955° = 140°39'34″ = 2,45549718093 rad
Úhel ∠ B = β = 25° = 0,4366332313 rad
Úhel ∠ C = γ = 14,34404765045° = 14°20'26″ = 0,25502885313 rad

Výška trojúhelníku na stranu a: v_a = 22,29215159468
Výška trojúhelníku na stranu b: v_b = 33,43772739203
Výška trojúhelníku na stranu c: v_c = 57,0533465335

Těžnice: t_a = 29,74661237685
Těžnice: t_b = 92,07992152402
Těžnice: t_c = 111,65655375267

Poloměr vepsané kružnice: r = 10,83549076697
Poloměr opsané kružnice: R = 106,47990712419

Souřadnice vrcholů: A[52,74662203243; 0] B[0; 0] C[122,35215512499; 57,0533465335]
Těžiště: T[58,36659238581; 19,01878217783]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[26,37331101622; 103,16112896047]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[48,87331101622; 10,83549076697]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 39,34404765045° = 39°20'26″ = 2,45549718093 rad
∠ B' = β' = 155° = 0,4366332313 rad
∠ C' = γ' = 165,66595234955° = 165°39'34″ = 0,25502885313 rad

Vypočítat další trojúhelník