Výpočet trojúhelníku

Zadané strana c, poloměr vepsané kružnice r a úhel α.

Ostroúhlý různostranný trojúhelník.

Strany: a = 8 b = 6,97443726189 c = 6,39663449368

Obsah trojúhelníku: S = 21,37107175557
Obvod trojúhelníku: o = 21,37107175557
Semiperimeter (poloobvod): s = 10,68553587778

Úhel ∠ A = α = 73,35659661629° = 73°21'21″ = 1,28803031355 rad
Úhel ∠ B = β = 56,64440338371° = 56°38'39″ = 0,98986248921 rad
Úhel ∠ C = γ = 50° = 0,8732664626 rad

Výška trojúhelníku: v_a = 5,34326793889
Výška trojúhelníku: v_b = 6,1288355545
Výška trojúhelníku: v_c = 6,6822165445

Těžnice: t_a = 5,36444711751
Těžnice: t_b = 6,34879245363
Těžnice: t_c = 6,78991552918

Poloměr vepsané kružnice: r = 2
Poloměr opsané kružnice: R = 4,17549176528

Souřadnice vrcholů: A[6,39663449368; 0] B[0; 0] C[4,39987117393; 6,6822165445]
Těžiště: T[3,59883522254; 2,22773884817]
Souřadnice středu kružnice opsané: U[3,19881724684; 2,68435853387]
Souřadnice středu vepsané kružnice: I[3,7110986159; 2]

Vnější úhly trojúhelníku:
∠ A' = α' = 106,64440338371° = 106°38'39″ = 1,28803031355 rad
∠ B' = β' = 123,35659661629° = 123°21'21″ = 0,98986248921 rad
∠ C' = γ' = 130° = 0,8732664626 rad

Vypočítat další trojúhelník

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. Zadané vstupní údaje: strana c, úhel α a poloměr vepsané kružnice r.

c = 8 α = 50 ° r = 2

2. Ze strany c a úhlu α vypočítáme výšku v_b:

v_{b} = c sin α = 8 sin 50 ° = 6, 128

3. Z úhlu β, úhlu γ a strany c vypočítáme stranu b - Použitím sinusové věty vypočítáme neznámu stranu b:

\frac{b}{c} = \frac{sin β}{sin γ} b = c \cdot \frac{sin β}{sin γ} b = 8 \cdot \frac{sin 5 6 ° 3 8 ^{'} 3 9 "}{sin 7 3 ° 2 1 ^{'} 2 1 "} = 6, 97

4. Ze strany b a úhlu α vypočítáme výšku v_c:

v_{c} = b sin α = 6, 974 sin 50 ° = 5, 343

5. Ze strany b a výšky v_b vypočítáme obsah S:

S = \frac{b v _{b}}{2} S = \frac{6 , 9 7 4 \cdot 6 , 1 2 8}{2} = 21, 371

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 = 8 b = 6, 97 c = 6, 4

6. Obvod trojúhelníku je součtem délek jeho tří stran

o = a + b + c = 8 + 6, 97 + 6, 4 = 21, 37

7. 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 1 , 3 7}{2} = 10, 69

8. 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 = 10, 69 (10, 69 - 8) (10, 69 - 6, 97) (10, 69 - 6, 4) S = 456, 71 = 21, 37

9. 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 2 1 , 3 7}{8} = 5, 34 v_{b} = \frac{2 S}{b} = \frac{2 \cdot 2 1 , 3 7}{6 , 9 7} = 6, 13 v_{c} = \frac{2 S}{c} = \frac{2 \cdot 2 1 , 3 7}{6 , 4} = 6, 68

10. 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 , 9 7 ^{2} + 6 , 4 ^{2} - 8 ^{2}}{2 \cdot 6 , 9 7 \cdot 6 , 4}) = 73 ° 2 1^{'} 21 " 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{8 ^{2} + 6 , 4 ^{2} - 6 , 9 7 ^{2}}{2 \cdot 8 \cdot 6 , 4}) = 56 ° 3 8^{'} 39 " γ = 180 ° - α - β = 180 ° - 73 ° 2 1^{'} 21 " - 56 ° 3 8^{'} 39 " = 50 °

11. 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{2 1 , 3 7}{1 0 , 6 9} = 2

12. 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{8 \cdot 6 , 9 7 \cdot 6 , 4}{4 \cdot 2 \cdot 1 0 , 6 8 5} = 4, 17

13. 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 , 9 7 ^{2} + 2 \cdot 6 , 4 ^{2} - 8 ^{2}}{2} = 5, 364 t_{b} = \frac{2 c ^{2} + 2 a ^{2} - b ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 6 , 4 ^{2} + 2 \cdot 8 ^{2} - 6 , 9 7 ^{2}}{2} = 6, 348 t_{c} = \frac{2 a ^{2} + 2 b ^{2} - c ^{2}}{2} = \frac{2 \cdot 8 ^{2} + 2 \cdot 6 , 9 7 ^{2} - 6 , 4 ^{2}}{2} = 6, 789

Vypočítat další trojúhelník