【高中数学】三角形面积公式

本文介绍了多种几何图形面积的计算公式,包括三角形、椭圆、双曲线等,并通过C++代码实现了一个计算三角形面积的例子。此外还讨论了叉积在计算不规则多边形面积中的应用。
  • 暴力
    • S=12ah
  • 海伦公式
    • S=p(pa)(pb)(pc)    p=a+b+c2
  • 正弦定理
    • S=12absinC=abc4R
  • 焦点三角形
    • 椭圆
      • S=b2tanθ2
    • 双曲线
      • S=b2tanθ2
  • 叉积
    • S=12a⃗ ×b⃗ =12(x1y2x2y1)
    • S=12ix1x2jy1y2kz1z2

PS:数学老师窝对不起您。。。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#define D double
using namespace std;

struct point
{
    D x,y,z;
    point (D xx = 0,D yy = 0,D zz = 0) {x = xx,y = yy,z = zz;};
    point operator - (const point &t) {return point(x - t.x,y - t.y,z - t.z);};
}A,B,C,F;

D length(D x,D y,D z)
{
    return sqrt(x * x + y * y + z * z);
}

D S(point A,point B,point C)
{
    point U = B - A,DD = C - A;
    return length(U.y * DD.z - U.z * DD.y,- U.x * DD.z + U.z * DD.x,U.x * DD.y - U.y * DD.x);
}

int main()
{
    A = (point){4,0,3};
    B = (point){0,0,0};
    F = (point){0,5,0};
    C = (point){4,5,0};
    D S1 = S(A,B,C),S2 = S(A,B,F),S3 = S(A,F,C),S4 = S(B,F,C);
    printf ("%0.2f %0.2f %0.2f %0.2f\n",S1,S2,S3,S4);
}
```markdown ### 代码概述 设计一个三角形类,使用初高中阶段常见的“底×高÷2”面积公式计算三角形面积。所有坐标为 `int` 类型,通过 `Point` 存储顶点,并实现平移功能。 ### 代码解析 ```java class Point { int x, y; public Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } } class Triangle { Point p1, p2, p3; // 构造函数初始化三个顶点 public Triangle(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3) { this.p1 = new Point(x1, y1); this.p2 = new Point(x2, y2); this.p3 = new Point(x3, y3); } // 计算向量叉积的绝对值(对应平行四边形面积),除以2得三角形面积 public double getArea() { // 使用公式面积 = 1/2 * | (x2 - x1)(y3 - y1) - (x3 - x1)(y2 - y1) | int baseX = p2.x - p1.x; int baseY = p2.y - p1.y; int heightX = p3.x - p1.x; int heightY = p3.y - p1.y; // 叉积的绝对值对应平行四边形面积 int cross = Math.abs(baseX * heightY - heightX * baseY); return cross / 2.0; // 三角形面积 = 平行四边形面积 / 2 } // 平移所有顶点 public void translate(int dx, int dy) { p1.x += dx; p1.y += dy; p2.x += dx; p2.y += dy; p3.x += dx; p3.y += dy; } } public class Main { public static void main(String[] args) { // 创建三角形对象:三点构成直角三角形(底4,高3) Triangle t = new Triangle(0, 0, 4, 0, 0, 3); // 输出面积(应为 4×3÷2 = 6) System.out.println("面积: " + t.getArea()); // 平移 t.translate(1, 1); System.out.println("平移后面积: " + t.getArea()); } } ``` - 使用**向量叉积法**实现“底×高÷2”的几何思想,这是初中数学中推广的面积计算方式。 - 实际上,该公式是: $$ S = \frac{1}{2} \left| (x_2 - x_1)(y_3 - y_1) - (x_3 - x_1)(y_2 - y_1) \right| $$ 它等价于“底边向量”与“高向量”的垂直分量乘积的一半。 - 所有坐标使用 `int` 类型。 - `translate()` 方法完成整体平移。 ### 知识点 1. **三角形面积公式(初中版)**:$ S = \frac{1}{2} \times \text{底} \times \text{高} $,通过向量叉积实现。 2. **坐标平移**:每个点的 $ x $、$ y $ 增加相同值,图形整体移动。 3. **向量初步概念**:用两点差表示方向和长度,用于计算面积。 ```
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