Формула Герона

Формула Герона для площади треугольника

Эта формула позволяет вычислить площадь S треугольника по его сторонам a, b и с:

где р - полупериметр треугольника, т.е. р = (а + b + c)/2. Формула названа в честь древнегреческого математика Герона Александрийского (около I в.). Герон рассматривал треугольники с целочисленными сторонами, площади которых также являются целыми числами. Такие треугольники называют героновыми. Например, это треугольники со сторонами 13, 14, 15 или 51, 52, 53.

Вывод формулы Герона для площади треугольника

Одним из способов позволяющим вывести формулу Герона является использование свойств вписанной в треугольник окружности. Это свойство позволяет вычислить радиус вписанной в треугольник окружности через длины сторон треугольника и полупериметр треугольника.

Предположим у нас есть произвольный треугольник с вершинами А,В и С сторонами длины которых равны а, b и с.

Впишем в этот треугольник окружность.

Из центра этой окружности опустим перпендикуляры к каждой из сторон треугольника и обозначим длину каждого из перпендикуляров буквой r.

Теперь из каждой вершины треугольника проведем к центру окружности три отрезка.

В результате мы видим, что наш треугольник АВС состоит из трех малых треугольников: АОС, АОВ, ВОС

Следовательно, площадь треугольника АВС мы можем вычислить суммированием площадей малых треугольников, т.е.

S_ABC = S_AOC + S_AOB + S_BOC (1)

Далее, площадь треугольника можно найти, также используя формулу S = а*h/2 (2), где а – длина основания треугольника; h – высота треугольника (в нашем случае она равно r).

Теперь запишем формулу (1) выразив площади малых треугольников через формулу (2), т.е.

S_ABC = а*r/2 + b*r/2 + c*r/2 (3),

Давайте упрости формулу (3) вынеся высоту треугольника r и знаменатель каждого из слагаемых за скобки. В итоге мы получим следующую формулу

S_ABC = r*(а + b + c)/2 (4),

Часть выражения справа, а именно (а + b + c)/2 есть не что иное, как периметр треугольника, деленный пополам или говоря просто полупериметр треугольника. Обозначим полупериметр треугольника малой буквой р.

В результате формулу (4) мы можем записать в виде

S_ABC = r*р (5),

Как уже говорилось выше, радиус вписанной в треугольник окружности можно выразить через длины сторон треугольника и его полупериметр. Формула для радиуса вписанной в треугольник окружности будет выглядеть следующим образом:

Теперь давайте запишем формулу (5) выразив радиус через длины сторон треугольника и его полупериметр,

И после того как перед коренное значение мы заведем под корень, мы получим окончательную формулу

Как мы видим формула (8) есть не что иное, как хорошо известная с античных времен формула Герона.

Формула Герона для площади четырехугольников

Существуют аналоги формулы Герона для четырехугольников. В связи с тем что задача на построение четырехугольника по его сторонам а, b, с и d имеет не единственное решение, для вычисления в общем случае площади четырехугольника недостаточно только знания длин сторон. Приходится вводить дополнительные параметры или накладывать ограничения. Например, площадь вписанного четырехугольника находится по формуле:

Если же четырехугольник и вписанный, и описанный одновременно, его площадь находится по более простой формуле: