閑來無事作習題,看到這樣一道題:
不由地想起一段往事,記得當時也是遇到這樣一道題,學生有好幾種作法,有的選擇點到直線距離求高,有的選擇距離公式求三邊長,再利用海倫秦九韶公式的,有的選擇餘弦定理求出一角的餘弦值,進而求出正弦值,最後算出面積的。因為涉及到計算量大小,有的孩子算對了,有的計算失誤而導緻結果錯誤。
記得當時我選擇的作法是:
這個公式我們并不陌生,小學時就接觸過,譬如說這道題,就有很多學生選擇這一方法求解:
利用兩點之間的距離求出一個底邊長,再利用點到直線距離求出高。
公式2:
這個公式也不陌生,是課本上給出的一個公式。也有部分學生選擇這個公式解決問題:先求出三邊長,在利用餘弦定理求出一角的餘弦值,進而求出這個角的正弦值,最後利用公式求解。
當然我們利用公式2 ,以及正弦定理可以得到以下:
公式3:
公式4:
公式5:
公式6:
公式7:
公式8:
公式9:
公式10:
公式11:
這實際上是著名的秦九韶公式,也叫做三斜求積公式。
秦九韶(字道古,公元1202——1261年),南宋數學家,與李冶、楊輝、朱世傑齊名,同為我國數學黃金時代宋元時期的四大數學家。
秦九韶在其數學巨著《數書九章》卷五中,所述的第二題是:“問沙田一段,有三斜(三角形三邊),其小斜一十三裡,中斜一十四裡,大斜一十五裡,裡法三百步(每300步1裡)。欲知為田幾何?”“答曰:田積三百一十五頃(每100畝為1頃)。”
“術曰:以少廣求之,以小斜幂并大斜幂減中斜幂嗎,餘半之。自乘于上;以小斜幂乘大斜幂減上,餘四約之,為實;一從為隅,開平方得積。”
實際上這裡的三斜可以是任意的邊,也就是我們秦九韶的三斜求積公式。
公式12:
這實際上是秦九韶公式的向量形式。
公式13:
這個就是我們所熟悉的海倫公式。公元1世紀,希臘數學家海倫在其所著《度量論》一書中給出了這一公式。這個公式簡潔、對稱,極具美感,深深揭示數學之美、數學之妙。
當然說法稱這個是海倫秦九韶公式,但是我們知道,秦九韶公式是我們上面提到的公式11,也叫做三斜求積式,這個公式是基于中國人善用的“勾股”思想,因而公式也具有此形式,我們可以稍作推演就會發現海倫公式和秦九韶公式是等價的,所謂英雄所見略同,海倫秦九韶公式的提起也就不算做無緣之木了。
印度數學家婆羅摩笈多在公元7世紀的一部論及天文的著作中,給出了用四邊長來表達圓内接四邊形面積的公式:
這個公式無論從形式上還是内容上似乎都是海倫公式的延拓與推廣,當然,這個公式僅僅适用于圓内接四邊形。
對于一般的四邊形,我們仍有公式:
布列施内德在1842年給出了除四邊形四條邊長再加上兩條對角線長的四邊形面積公式:
也可以看作海倫公式的一種推廣。
公式14:
這個公式展開,和海倫公式展開是一緻的,在這裡就不再證明。
公式15:
當初,小編就是用這個公式讓學生們“瘋狂”的。
公式16:
三階行列式的計算,在前兩天的法向量文章裡已經說明,在這裡不再重複。
三角形的公式蘊含着豐富的數學思想和方法,隻要我們勤于總結,善于思考,就能養成良好的學習習慣,培養學習數學的興趣,提高數學解題的能力。
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