Херонова формула: Разлика помеѓу преработките

Избришана содржина Додадена содржина
Создадена страница со: мини|200п|Триаголник со страни ''a'', ''b'', и ''c''. Во геомет...
(нема разлика)

Преработка од 09:27, 7 август 2013

Во геометрија, Херонова формула служи за пресметување на плоштината A на триаголник за кој се познати должините на трите страни a, b, и c и гласи

Триаголник со страни a, b, и c.

каде што s полупериметар на триаголникот:

 [1]

Забелешка: Полупериметарот s на триаголникот е поголем од секоја од страните a, b и c. (Ова следува од неравенство на триаголник.) Значи, сите 4 членови во Хероновата формула се позитивни.


Пример: Нека ΔABC е триаголник со страни a=7, b=4 и c=5.

Тогаш полупериметарот е:    ,
а плоштината е:  

Пример: Нека ΔABC е триаголник со страни a=3, b=4 и c=5.

Тогаш полупериметарот е:    ,
а плоштината е:  .
Ова е познат правоаголен триаголник, така да страната b=h е и висината во однос на основата a. Користејќи ја обичната формула за плоштина на триаголник следи .


Херонова формула може да се напише и во било која од следниве формулации:


Историја

Формулата се припиша на Херон, а доказ се може најде во неговата книга „Метрика“ (Metrica), која е напишана 60. године н. е. [2][3] Постој индикација да формулата ја знал Архимед, а земајќи во обзир дека „Метрика“ е колекција математички знаења со кои располагал антички свет, можно е да Херон само ја забележал, а не ја открил.

Формула еквивалентна на Херонова формула, а запишана во обликот:

 

била позната во древна [[Кина], а откриена независно од Грците. Може да се најде во делот „Девет книга о математички вештини“ (-{Shushu Jiuzhang}-), кои се објавени -{Qin Jiushao}- 1247. год.

Доказ

Оригиналниот доказ на Херон користел впишани четириаголници. [4].

  • Во долунаведени докази се користат:  .

Следи модеран доказ на формулата кој користи алгебра и тригонометрија, и потполно е поинаков од оригиналниот доказ од Херон. Нека се a, b и c страните на еден триаголник, а  ,   и   се соодветните агли кои се најдат наспроти соодветната страна. Без загуба на општост, ќе ја сметаме страната a за основа на триаголникот. Според косинусната теорема е:

 .

Оттаму се добива алгебарската равенка:

 .

Висината на триаголникот која оговара на основа a има должина  , па следува

   
 
 
 
 
 
 
 
 

Во погорното се раздвојуваат полиномите користејќи ги формулите за бином на квадрат и за разлика на квадрати.


Доказ користејќи ја Питагорова теорема

 
Троугао са висином h која на страници c прави одсечке дужина d и (cd).

Тука се земе страната c како основа, па почнуваме со

    односно    .

Од Питагорова теорема следува:     и    .

Заменувајќи ја првата примена на Питагорова теорема во последниот израз следи:

 .

Значи, треба да се докаже дека:  .


Од друга страна:

 

Следи:

   или    

   или    

каде што двете применувања на Питагорова теорема се користат во последната равенка.


Нумеричка стабилност

Херонова формула во зададениот облик е нумерички нестабилна за триаголници со многу мали алгли. Стабилна алтернатива[5] при што се именуваат страните така да: abc па потоа се пресметува по формулата

 

каде што заградите се потребни за да се спречи нумеричка нестабилност при пресметување.


Обопштување

Херонова формула е специјален случај Формула Брамагупте за плоштина на тетивни четириаголници, а двата формули се специјални случаи на Бретшнајдерова формула за плоштина на четириаголник. Во двата случаи, Херонова формула се добива ставајќи ја должината на едната страна од четириаголник еднаква на нула.

Херонова формула исто така е посебен случај на формула за плоштина на трапез во која се користат само страните на трапезот. Во истата се стави должината на помалата паралелна страна еднаква на нула.


Изразување на Херонова формула со помош на [Детерминанта|детерминанта]]

 

со што се гледа и сличноста на Херонова формула со формулата на Николо Тартаља за зафатина на тетраедар.


Друго обопштување на Херонова формула до петоаголници и шестоаголнице впишани во круг бил откриен од Давид П. Робинс. [6]

Литература

  1. http://www.emathforall.com/wiki/RecnikT/Heronova -Интерактивна страна за Херонова формула (македонски)
  2. Чланак о Хероновој формули на сајту -{wolfram.com}-, Пристапен 29. 4. 2013.
  3. Clapham, Nicholson (1990) Oxford Concise Dictionary of Mathematics, pp.365
  4. Дискусија о доказу Херонове формуле, Последен пристап 06.08.2013.
  5. Предавање за грешки при пресметување плоштина на триаголници со еден многу оштар агол, Последен пристап 06.08.2013.
  6. D. P. Robbins, "Areas of Polygons Inscribed in a Circle", Discr. Comput. Geom. 12, 223-236, 1994.


Види исто така


Надворешни врски