java求三角形周长面积及重心外心内心

本文提供了一个Java程序,用于计算由用户输入的三个顶点坐标所构成的三角形的周长、面积,以及重心、外心和内心的坐标。通过定义多个辅助函数来计算距离、周长、面积和各心的坐标,程序实现了对三角形几何属性的全面计算。

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废话不多说,直接看代码,注释已经很清楚了

import java.util.Scanner;
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner in=new Scanner(System.in);
		System.out.println("请分别输入三点坐标");
		int a1=in.nextInt(),a2=in.nextInt();
		int b1=in.nextInt(),b2=in.nextInt();
		int c1=in.nextInt(),c2=in.nextInt();
		double zc=zhouchang(a1,a2,b1,b2,c1,c2);//周长
		
		System.out.println("周长:"+String.format("%.2f", zc));//输出周长
		System.out.println("面积:"+String.format("%.2f", mianji(a1, a2, b1, b2, c1, c2)));//输出面积
		System.out.println(zhongxin(a1, a2, b1, b2, c1, c2));//输出重心坐标
		System.out.println(waixin(a1,a2,b1,b2,c1,c2));//输出外心坐标
		System.out.println(neixin(a1,a2,b1,b2,c1,c2));//输出内心坐标
	}
	private static double distance(int a1, int a2, int b1, int b2) {//求两点距离
		double l=Math.sqrt((a1-b1)*(a1-b1)+(a2-b2)*(a2-b2));
		return l;
	}
	private static double zhouchang(int a1, int a2, int b1, int b2, int c1, int c2) {//求周长
		double l1=distance(a1, a2, b1, b2);
		double l2=distance(a1, a2, c1, c2);
		double l3=distance(b1, b2, c1, c2);
		return l1+l2+l3;
	}
	private static double mianji(int a1, int a2, int b1, int b2, int c1, int c2) {//求面积
		return Math.abs((a1*b2-a1*c2+b1*c2-b1*a2+c1*a2-c1*b2)/2.0);
	}
	private static String zhongxin(int a1, int a2, int b1, int b2, int c1, int c2) {//求重心
		return "重心坐标:"+String.format("%.2f", (a1+b1+c1)/3.0)+" "+String.format("%.2f", (a2+b2+c2)/3.0);
	}
	private static String waixin(int a1, int a2, int b1, int b2, int c1, int c2) {//求外心
		double a=b1-a1;
	    double b=b2-a2;
	    double c=(b1*b1+b2*b2-a1*a1-a2*a2)/2.0;
	    
	    double d=c1-b1;
	    double e=c2-b2;
	    double f=(c1*c1+c2*c2-b1*b1-b2*b2)/2.0;
	    
	    double x=(e*c-b*f)/(a*e-d*b);
	    double y=(c*d-a*f)/(b*d-a*e);
		return "外心坐标:"+String.format("%.2f", x)+" "+String.format("%.2f", y);
	}
	private static String neixin(int a1, int a2, int b1, int b2, int c1, int c2) {//求内心
		double a=distance(b1, b2, c1, c2);
		double b=distance(a1, a2, c1, c2);
		double c=distance(a1, a2, b1, b2);
		double x=(a*a1+b*b1+c*c1)/(a+b+c);
		double y=(a*a2+b*b2+c*c2)/(a+b+c);
		return "内心坐标:"+String.format("%.2f", x)+" "+String.format("%.2f", y);
	}
}

运行结果:
在这里插入图片描述

### 定义 三角形外心是指其 **外接圆** 的圆心,即通过三个顶点作一个唯一的圆,该圆的中心称为外心。对于任意不共线的三点 \(A(x_1, y_1)\), \(B(x_2, y_2)\), 和 \(C(x_3, y_3)\),可以唯一确定一个外接圆及其外心外心具有以下特性: - 外心三角形三个顶点的距离相等。 - 如果三角形是锐角三角形,则外心位于三角形内部;如果是直角三角形,则外心位于斜边中点处;如果钝角三角形,则外心位于外部[^1]。 --- ### 计算方法 #### 方法一:解析几何法 设三角形的三个顶点分别为 \(A(x_1, y_1)\), \(B(x_2, y_2)\), 和 \(C(x_3, y_3)\)。可以通过解方程组来找到外心坐标 \((x_c, y_c)\): 1. 假设外接圆的标准形式为 \((x-x_c)^2 + (y-y_c)^2 = r^2\),其中 \((x_c, y_c)\) 是外心坐标,\(r\) 是半径。 2. 将三个顶点代入上述标准方程得到三个约束条件: $$ (x_1 - x_c)^2 + (y_1 - y_c)^2 = r^2, $$ $$ (x_2 - x_c)^2 + (y_2 - y_c)^2 = r^2, $$ $$ (x_3 - x_c)^2 + (y_3 - y_c)^2 = r^2. $$ 3. 展开并消去 \(r^2\) 后可得两个独立的线性方程: $$ 2(x_2 - x_1)x_c + 2(y_2 - y_1)y_c = x_2^2 - x_1^2 + y_2^2 - y_1^2, $$ $$ 2(x_3 - x_2)x_c + 2(y_3 - y_2)y_c = x_3^2 - x_2^2 + y_3^2 - y_2^2. $$ 4. 解以上二元一次方程即可获得外心坐标 \((x_c, y_c)\)[^2]。 --- #### 方法二:矩阵法 利用行列式的性质可以直接计算外心: $$ D_x = \begin{vmatrix} x_1^2 + y_1^2 & y_1 & 1 \\ x_2^2 + y_2^2 & y_2 & 1 \\ x_3^2 + y_3^2 & y_3 & 1 \end{vmatrix}, \quad D_y = \begin{vmatrix} x_1 & x_1^2 + y_1^2 & 1 \\ x_2 & x_2^2 + y_2^2 & 1 \\ x_3 & x_3^2 + y_3^2 & 1 \end{vmatrix}, $$ $$ D = \begin{vmatrix} x_1 & y_1 & 1 \\ x_2 & y_2 & 1 \\ x_3 & y_3 & 1 \end{vmatrix}. $$ 则外心坐标为: $$ x_c = \frac{-D_y}{2D}, \quad y_c = \frac{D_x}{2D}[^3]. $$ --- #### 方法三:基于垂直平分线的方法 外心也可以看作三条边的垂直平分线的交点。具体步骤如下: 1. 找到每条边的中点; 2. 对于每条边,出它的垂直平分线方程; 3. 联立两条垂直平分线的方程,出它们的交点作为外心位置[^4]。 --- ### 法向量计算 当已知外心 \(P(x_c, y_c)\) 及任一边的方向矢量时,可通过叉积运算得出平面中的法向量 \(n\)。例如,取边 \(AB\) 方向矢量 \(\vec{v_{AB}}=(x_2-x_1,y_2-y_1)\),则对应的单位法向量为: ```python vx, vy = x2 - x1, y2 - y1 nx, ny = -vy, vx length = (nx**2 + ny**2)**0.5 unit_normal_vector = nx / length, ny / length ``` ---
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