Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Февраля 2011 в 21:05, реферат
Трику́тник у евклідовій геометрії — три точки, що не лежать на одній прямій, і три відрізки, що їх сполучають. Трикутник з вершинами A, B, і C позначається ABC. Трикутник ємногокутником і 2-симплексом. В евклідовій геометрії трикутник однозначно задає площину. Всі трикутники двовимірні.
Основні відомості про трикутники були наведені Евклідом в його праці "Елементи" біля 300 до н. е.
Зокрема, на сфері сума кутів трикутника дорівнює
180°×(1+4f ),
де f – це відношення площі сфери до площі обмеженої трикутником. Наприклад, припустимо ми зобразимо трикутник на поверхні Землі (будемо вважати, що Земля це сфера, що насправді не зовсім так) з вершинами на Північному полюсі, на точці екватора з широтою 0°, і точка на екваторі 90° західної довготи. Лінія великого кола між згаданими двома точками буде екватор, а лінія великого кола між кожною з цих двох точок і Північним полюсом буде лінією меридіану; отже отримаєм прямі кути на екваторі. Більш того, кут на Північному полюсі також 90° тому що попередні дві вершини різняться на 90° за довготою. Сума кутів в цьому трикутнику – 90°+90°+90°=270°. Цей трикутник покриває 1/4 північної півкулі (90°/360° якщо дивитись з Північного полюса) і відповідно 1/8 земної поверхні, тоді підставляємо у формулу f = 1/8; як бачимо формула дає правильний результат 270°.
З формули вище ми також бачимо, що в певному наближенні поверхню землі можна вважати плоскою: якщо зобразити довільний малий трикутник на поверхні Землі, тоді частка f земної поверхні, яка обмежена даним трикутником буде близька до нуля. Наприклад, відомо що площа земної поверхні 510 млн км2, тоді для трикутника площею 10 000 км2, отримаєм суму кутів 180.01°.
адіуса описаного кола R, і
Загалом, є різноманітні прийняті методи обчислення довжин сторін та кутів. Якщо певні методи можуть бути використані тільки в прямокутному трикутнику, то інші можуть виявитись необхідним для більш складних випадків.
Детальніше: Тригонометричні функції
Прямокутний трикутник завжди має кут 90° (π/2 радіан), тут позначений C. Кути A і B можуть бути різними. Тригонометричні функції показують співвідношення між довжинами сторін і внутршніми кутами в прямокутному трикутнику.
В прямокутних
трикутниках тригонометричні
Синус кута – це відношення довжини протилежного катета до довжини гіпотенузи. В нашому випадку
Зверніть
увагу, що це співвідношення не залежить
від конкретного вибраного
Косинус кута – це відношення довжини прилеглого катета до довжини гіпотенузи. В нашому випадку
Тангенс кута – це відношення довжини протилежного катета до довжини прилеглого. В нашому випадку
Обернені
тригонометричні функції
Arcsin використовують,
щоб обчислити кут, якщо
Arccos використовують,
щоб обчислити кут, якщо
Arctan використовують,
щоб обчислити кут, якщо
На вступній геометрії та уроках тригонометрії, часто використовують позначення sin−1, cos−1, та ін. замість arcsin, arccos, та ін. Проте позначення arcsin, arccos, та ін. є стандартні для вищої математики, де тригонометричні функції часто підносять до степеня, щоб не плутати обернений степінь з оберненою функцією.
Детальніше: Теорема синусів, Теорема косинусів та Теорема тангенсів
Теорема синусів, чи правило синусів, стверджує що відношення довжин сторін до синусів відповідних протилежних кутів є величина стала, отже
Це відношення дорівнює діаметру описаного кола даного трикутника. Інша інтерпретація теореми твердить, що кожен трикутник з кутами α, β і γ подібний до трикутника довжина сторін якого дорівнює sinα, sinβ and sinγ. Цей трикутник може бути побудований, якщо накреслити коло діаметром 1 і вписати в нього два кути вказаного трикутника. Довжина сторін трикутника буде sinα, sinβ і sinγ. Сторона чия довжина sinα протилежна до кута чия величина α, і т.д.
Теорема косинусів, чи правило косинусів, поєднує довжину невідомої сторони трикутника з довжиною інших сторін і з кутом протилежним до невідомої сторони. Згідно теореми:
Для трикутника з довжинами сторін a, b, c і кутами α, β, γ відповідно, для двох відомих довжин трикутника a і b, і кута між двома відомими сторонами γ (чи кута протилежного до невідомої сторони c), щоб розрахувати довжину третьої сторони можна використати наступну формулу:
Якщо довжина всіх трьох сторін трикутника відома, тоді кути можна розрахувати за формулами:
Теорема тангенсів чи правило тангенсів, менш відоме ніж попередні два. Воно стверджує:
Воно не дуже часто використовується, але може бути корисним коли потрібно знайти сторону чи кут, коли відомі дві сторони і кут чи два кути і сторона.
Для всіх трикутників Евклідової геометрії також справедливі такі формули:
і
,
і еквівалентно для mb і mc, з відповідними медіанами і сторонами;
для півпериметру s, а довжина бісектриси вимірюється з вершини кута до точки перетину з протилежною стороною; в наступних формулах використовується радіус описаного кола R та радіус вписаного кола r:
якщо записати через висоти,
,
і
.
Припустимо два суміжні трикутники, що не перетинаються, мають спільну сторону довжина якої f і мають спільне описане коло таким чином, що сторона довжиною f є хордою описаного кола; трикутники мають сторони з такими довжинами (a, b, f) і (c, d, f), ці два трикутники разом утворюють вписаний чотирикутник, а його сторони відповідно (a, b, c, d). Тоді
Нехай M – центроїд трикутника з вершинами A, B, і C, і нехай P – будь-яка внутрішня точка. Тоді відстані між цими точками пов’язані
Нехай pa, pb, і pc – відстані від центроїда до сторін a, b, і c. Тоді
і
Трикутник на сфері.
Неплощинні трикутники – це трикутники, що знаходяться не на (плоскій) площині. Прикладом такого трикутника в не-евклідовій геометрії є сферичний трикутник, що вивчається всферичній геометрії та гіперболічний трикутник в гіперболічній геометрії.
Якщо сума внутрішніх кутів трикутника в площині завжди дорівнює 180°, то для гіперболічного трикутника сума кутів буде меншою 180°, а для сферичного трикутника сума кутів буде більшою 180°. Гіперболічний трикутник можна отримати на негативно вигнутій поверхні, наприклад гіперболічний параболоїд, а сферичний трикутник можна отримати на позитивно вигнутій поверхні, наприклад сфера. Таким чином, якщо зобразити гігантський трикутник на поверхні Землі, то отримаєм суму кутів більшу ніж 180°; фактично сума буде лежати в проміжку 180° і 540° Зокрема можна зобразити трикутник на сфері таким чином, що кожен внутрішній кут буде дорівнювати 90°, а сума всіх кутів 270°.
Зокрема, на сфері сума кутів трикутника дорівнює180°×(1+4f ),
де f – це відношення площі сфери до площі обмеженої трикутником. Наприклад, припустимо ми зобразимо трикутник на поверхні Землі (будемо вважати, що Земля це сфера, що насправді не зовсім так) з вершинами на Північному полюсі, на точці екватора з широтою 0°, і точка на екваторі 90° західної довготи. Лінія великого кола між згаданими двома точками буде екватор, а лінія великого кола між кожною з цих двох точок і Північним полюсом буде лінією меридіану; отже отримаєм прямі кути на екваторі. Більш того, кут на Північному полюсі також 90° тому що попередні дві вершини різняться на 90° за довготою. Сума кутів в цьому трикутнику – 90°+90°+90°=270°. Цей трикутник покриває 1/4 північної півкулі (90°/360° якщо дивитись з Північного полюса) і відповідно 1/8 земної поверхні, тоді підставляємо у формулу f = 1/8; як бачимо формула дає правильний результат 270°.
З формули вище ми також бачимо, що в певному наближенні поверхню землі можна вважати плоскою: якщо зобразити довільний малий трикутник на поверхні Землі, тоді частка f земної поверхні, яка обмежена даним трикутником буде близька до нуля. Наприклад, відомо що площа земної поверхні 510 млн км2, тоді для трикутника площею 10 000 км2, отримаєм суму кутів 180.01°.