مساحت مثلث متساوی الاضلاع – حل تمرین و مثال های متنوع

۸۴۳۵۲
۱۴۰۴/۰۹/۴
۱۳ دقیقه
PDF
آموزش متنی جامع
نمونه سوال و تمرین + پاسخ تشریحی
آزمون سنجش یادگیری
امکان دانلود نسخه PDF

مساحت مثلث متساوی الاضلاع برابر قاعده ضربدر ارتفاع تقسیم بر دو است. البته به دلیل برابر بودن اندازه ضلع‌های مثلث متساوی الاضلاع، امکان محاسبه مساحت آن با استفاده از اندازه یک ضلع یا اندازه یک ارتفاع نیز وجود دارد. در این مقاله از مجله فرادرس، به معرفی روش‌های محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع به همراه حل چندین مثال متنوع می‌پردازیم.

مساحت مثلث متساوی الاضلاع – حل تمرین و مثال های متنوعمساحت مثلث متساوی الاضلاع – حل تمرین و مثال های متنوع
فهرست مطالب این نوشته
997696

مثلث چیست ؟

مثلث، یکی از اشکال پایه هندسی است. این شکل از سه ضلع (قاعده)، سه ارتفاع، سه زاویه داخلی و سه زاویه خارجی تشکیل می‌شود. تصویر زیر، یکی از انواع مثلث را نمایش می‌دهد.

مثلث مختلف اضلاع با طول ضلع و زوایای متفاوت
مثلث مختلف الاضلاع، حالت کلی مثلث با ضلع‌های غیر برابر است.

انواع مثلث چه هستند؟

مثلث‌، دارای انواع مختلف است. این شکل هندسی، بر اساس اندازه زاویه و ضلع، به انواع زیر تقسیم می‌شود:

  • انواع مثلث بر اساس اندازه زاویه داخلی
    • مثلث با زاویه بسته یا حاده (یک زاویه بزرگ‌تر از 90 درجه)
    • مثلث با زاویه 90 درجه یا قائم الزاویه
    • مثلث با زاویه باز یا منفرجه (سه زاویه کوچک‌تر از 90 درجه)
  • انواع مثلث بر اساس اندازه ضلع
    • مثلث مختلف الاضلاع (سه ضلع نابرابر)
    • مثلث متساوی الساقین (دو ضلع هم اندازه)
    • مثلث متساوی الاضلاع (سه ضلع هم اندازه)

مساحت مثلث چیست و چگونه به دست می آید ؟

مساحت مثلث، مقدار سطح درون ضلع‌های این شکل هندسی است. در حالت کلی، مساحت مثلث با استفاده از فرمول «قاعده ضربدر ارتفاع تقسیم بر دو» به دست می‌آید.

البته در صورت مشخص بودن اندازه سه ضلع، از روش هرون و در صورت داشتن حداقل یک ضلع و دو زاویه، از روش سینوس به منظور تعیین مساحت استفاده می‌شود.

فرمول‌های عمومی مساحت مثلث
فرمول‌های عمومی مساحت مثلث

سه روش معرفی شده، برای تمام مثلث‌ها قابل استفاده هستند. در حالت‌های خاص مانند قائم الزاویه، متساوی الساقین یا متساوی الاضلاع بودن مثلث، معمولا فرمول‌های مخصوص به آن حالت برای محاسبه مساحت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مثال 1: محاسبه مساحت مثلث

مساحت یک مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع 7 سانتی‌متر و قاعده 8 سانتی‌متر را حساب کنید.

در صورت مشخص بودن قاعده و ارتفاع نظیر، می‌توان مساحت هر مثلثی را محاسبه کرد. به این منظور، کافی است فرمول زیر را نوشت و اندازه‌های معلوم را درون آن قرار داد:

۲ ÷ (ارتفاع ×\times قاعده) = مساحت مثلث

۲ ÷ (7 ×\times 8) = مساحت مثلث

۲ ÷ (56) = مساحت مثلث

28 = مساحت مثلث

در نتیجه، مساحت مثلث متساوی الاضلاع برابر 28 سانتی‌متر مربع است.

مثلث متساوی الاضلاع چیست ؟

مثلث متساوی الاضلاع، یکی از انواع مثلث است که تمام ضلع‌های آن با هم برابر هستند. علاوه بر ضلع‌ها یا قاعده‌ها، ارتفاع‌ها، زوایای داخلی و زوایای خارجی این نوع مثلث نیز هم اندازه هستند. تصویر زیر، اجزای اصلی یک مثلث متساوی الاضلاع را نمایش می‌دهد.

اندازه اجزای مثلث متساوی الاضلاع
اندازه اجزای مثلث متساوی الاضلاع

به دلیل برابر بودن اندازه‌های اجزای مثلث متساوی الاضلاع، فرمول‌های مورد استفاده برای محاسبه مساحت این مثلث با فرمول‌های کلی تفاوت دارند.

مساحت مثلث متساوی الاضلاع چگونه بدست می  آید ؟

مساحت مثلث متساوی الاضلاع با استفاده از اندازه یکی از قاعده‌ها یا اندازه یکی از ارتفاع‌های آن به دست می‌آید.

البته در صورت معلوم محیط مثلث متساوی الاضلاع معلوم نیز می‌توان مساحت این مثلث را تعیین کرد.

برای نمایش متساوی الاضلاع بودن یک مثلث، معمولا بر روی هر سه ضلع آن یک خط کوچک قرار می‌دهند.
برای نمایش متساوی الاضلاع بودن یک مثلث، معمولا بر روی هر سه ضلع آن یک خط کوچک قرار می‌دهند.

فرمول مساحت مثلث با ارتفاع و قاعده

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع و قاعده برابر است با:

۲ ÷ (ارتفاع ×\times قاعده) = مساحت مثلث

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

  • A: مساحت مثلث متساوی الاضلاع
  • h: اندازه ارتفاع مثلث متساوی الاضلاع
  • b: اندازه قاعده یا ضلع مثلث متساوی الاضلاع

مثال 2: محاسبه مساحت مثلث با ارتفاع و قاعده

اندازه قاعده و ارتفاع یک مثلث متساوی الاضلاع، به ترتیب برابر 15 و 13 است. مساحت این مثلث را حساب کنید.

مثلث متساوی الاضلاع به ارتفاع 13 و طول ضلع 15
مثلث متساوی الاضلاع به ارتفاع 13 و طول ضلع 15

بر اساس فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع و قاعده، داریم:

۲ ÷ (ارتفاع ×\times قاعده) = مساحت مثلث

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

  • A: مساحت مثلث
  • h: ارتفاع مثلث برابر 13
  • b: قاعده مثلث برابر 15

اندازه‌های معلوم را در رابطه بالا قرار می‌دهیم:

۲ ÷ (13 ×\times 15) = مساحت مثلث

۲ ÷ (195) = مساحت مثلث

97.5 = مساحت مثلث

مساحت مثلث متساوی الاضلاع برابر 97/5 است. در حالت کلی، مساحت تمام مثلث‌ها با استفاده از فرمول بالا به دست می‌آید. با این وجود، در مثلث‌های خاص نظیر مثلث متساوی الاضلاع، امکان محاسبه مساحت با یکی از اندازه‌های بالا نیز وجود دارد.

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع بدون ارتفاع

مساحت مثلث متساوی الاضلاع با یک ضلع (بدون ارتفاع) به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=34a2A = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • A: مساحت مثلث متساوی الاضلاع
  • a: اندازه ضلع مثلث متساوی الاضلاع

مثال 3: تعیین مساحت مثلث بدون ارتفاع

مساحت مثلثی با سه ضلع برابر به اندازه 2 چقدر است؟

مثلث متساوی الاضلاع به ضلع ۲
مثلث متساوی الاضلاع به ضلع ۲

به دلیل هم اندازه بودن اضلاع، مثلث مورد سوال از نوع متساوی الاضلاع است. مساحت این نوع مثلث، از فرمول زیر به دست می‌آید:

A=34a2A = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • A: مساحت
  • a: اندازه ضلع برابر 2

اندازه ضلع را درون فرمول بالا قرار می‌دهیم:

A=34×22A = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 2^2

A=34×4A = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 4

A=3A = \sqrt {3}

در نتیجه، مساحت مثلث برابر با 3\sqrt {3} است.

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع بدون قاعده

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع (بدون ضلع یا بدون قاعده) به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=33h2A=\frac{\sqrt{3}}{3} h^{2}

  • A: مساحت مثلث متساوی الاضلاع
  • h: اندازه ارتفاع مثلث متساوی الاضلاع

مثال 4: تعیین ارتفاع مثلث از روی مساحت

اگر مساحت یک مثلث برابر 12312 \sqrt {3} و هر سه ارتفاع آن با هم برابر باشد، اندازه ارتفاع چقدر خواهد بود؟

مثلث متساوی الاضلاع به ارتفاع 12 رادیکال 3
مثلث متساوی الاضلاع به ارتفاع 12 رادیکال 3

به دلیل برابر بودن اندازه ارتفاع‌ها، مثلث بالا، قطعا از نوع متساوی الاضلاع است. مساحت این مثلث بر اساس ارتفاع، از فرمول زیر به دست می‌آید:

A=33h2A=\frac{\sqrt{3}}{3} h^{2}

  • A: مساحت مثلث برابر 12312 \sqrt {3}
  • h: ارتفاع

از آنجایی که در فرمول بالا، فقط ارتفاع مجهول است، با قرار دادن اندازه مساحت در آن می‌توانیم ارتفاع را تعیین کنیم:

123=33h212 \sqrt {3}=\frac{\sqrt{3}}{3} h^{2}

123×33=h2\frac {12 \sqrt {3} \times 3} { \sqrt {3}} = h^{2}

12×3=h212 \times 3 = h^{2}

36=h236 = h^{2}

36=h\sqrt {36} = h

6=h6 = h

در نتیجه، ارتفاع مثلث برابر 6 خواهد بود.

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با محیط

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع بر اساس محیط آن به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=3P236A=\sqrt{3} \frac{P^{2}}{36}

  • A: مساحت مثلث متساوی الاضلاع
  • P: محیط مثلث متساوی الاضلاع

البته به خاطر داشته باشید که فرمول محیط مثلث متساوی الاضلاع عبارت است از:

P=3aP = 3 a

  • P: محیط مثلث متساوی الاضلاع
  • a: اندازه ضلع مثلث متساوی الاضلاع

به این ترتیب، در صورت داشتن محیط مثلث، می‌توان اندازه ضلع آن را از رابطه بالا محاسبه کرده و سپس مساحت را به دست آورد.

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با سینوس

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با سینوس، به صورت زیر نوشته می‌شود:

Area=12absinCArea=\frac{1}{2} a b \sin C

  • Area: مساحت مثلث متساوی الاضلاع
  • a: اندازه یکی از اضلاع مثلث
  • b: اندازه یکی دیگر از اضلاع مثلث
  • C: زاویه بین دو ضلع a و b

از آنجایی که اندازه تمام ضلع‌های مثلث متساوی الاضلاع با هم برابر هستند، می‌توان ضلع b را با a نمایش داد. به علاوه تمام زوایای مثلث متساوی الاضلاع برابر 60 درجه است. به این ترتیب، داریم:

Area=12×a×a×sin60°Area=\frac{1}{2} \times a \times a \times \sin 60°

سینوس زاویه 60 درجه برابر 32\frac { \sqrt {3} } {2} است. بنابراین:

Area=12×a2×32Area=\frac{1}{2} \times a^2 \times \frac { \sqrt {3} } {2}

Area=a2×34Area= a^2 \times \frac { \sqrt {3} } {4}

این فرمول، همان فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با یک ضلع است.

تصویر گرافیکی دست در حال رسم مثلث در دفتر (تصویر تزئینی مطلب مساحت مثلث متساوی الاضلاع)

محاسبه آنلاین مساحت مثلث متساوی الاضلاع

سایت‌های اینترنتی مختلفی برای محاسبه آنلاین مساحت انواع مثلث وجود دارند. از بهترین ابزارهای آنلاین محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • موتور جستجوی گوگل
  • Calculator.net (+)
  • Omni Calculator (+)

هر یک از سایت‌های بالا، امکانات متنوعی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند. از بین موارد معرفی شده، کار کردن با ابزار محاسباتی گوگل ساده‌تر و قابل دسترس‌تر است.

اگر در موتور جستجوی گوگل، عبارت فارسی «مثلث متساوی الاضلاع» یا عبارت انگلیسی «equilateral triangle» را جستجو کنید، کادر زیر در ابتدای صفحه نتایج به نمایش در می‌آید.

محاسبه آنلاین مساحت مثلث متساوی الاضلاع با گوگل
ماشین حساب گوگل برای محاسبه آنلاین مساحت مثلث متساوی الاضلاع

ماشین حساب بالا، امکان محاسبه آنلاین مساحت مثلث متساوی الاضلاع بر حسب اندازه یکی از ضلع‌ها را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، با وارد کردن عدد 30 درون کادر مقابل «a Side»، مساحت مثلث محاسبه و روند حل آن نمایش داده می‌شود.

مثال ماشین حساب گوگل برای محاسبه آنلاین مساحت مثلث متساوی الاضلاع
نمونه خروجی محاسبه آنلاین مساحت مثلث متساوی الاضلاع توسط گوگل

حل مثال های مساحت متساوی الاضلاع

در این بخش، به حل چند مثال بیشتر برای یادگیری بهتر روش‌های مختلف محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع می‌پردازیم.

مثال 5: محاسبه مساحت مثلث با قاعده و ارتفاع

مساحت یک مثلث متساوی الاضلاع به ارتفاع 26 و ضلع 30 را با فرمول کلی مساحت مثلث‌ها و فرمول‌های مخصوص مثلث متساوی الاضلاع محاسبه کنید.

مساحت تمام مثلث‌ها از رابطه زیر به دست می‌آید:

۲ ÷ (ارتفاع ×\times قاعده) = مساحت مثلث

اندازه‌های داده شده در سوال را درون رابطه بالا قرار می‌دهیم:

۲ ÷ (26 ×\times 30) = مساحت مثلث

۲ ÷ (780) = مساحت مثلث

390 = مساحت مثلث

بر اساس فرمول مخصوص مساحت مثلث متساوی الاضلاع با قاعده، داریم:

A=34a2A = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • A: مساحت مثلث
  • a: اندازه ضلع مثلث برابر 6

A=34×302A = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 30^2

A=34×900A = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 900

A=2253A = 225\sqrt {3}

A390A \approx 390

فرمول مخصوص مساحت مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع، به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=33h2A=\frac{\sqrt{3}}{3} h^{2}

  • A: مساحت
  • h: اندازه ارتفاع برابر 26

A=33×262A=\frac{\sqrt{3}}{3} \times 26^{2}

A=33×676A=\frac{\sqrt{3}}{3} \times 676

A2253A \approx 225\sqrt {3}

A390A \approx 390

تصویر گرافیکی چهره یک کودک در پس زمینه مثلثی

مثال 6: محاسبه اندازه ضلع مثلث متساوی الاضلاع

مساحت یک مثلث متساوی الاضلاع برابر 6.8 متر مربع است. اندازه قاعده این مثلث را حساب کنید. (3\sqrt {3} را برابر 1/7 در نظر بگیرید.)

فرمول محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع را می‌نویسیم:

A=34a2A = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • A: مساحت مثلث برابر 13/6 متر مربع
  • a: ضلع مثلث

مساحت معلوم را درون فرمول قرار می‌دهیم:

6.8=1/74a26.8 = \frac { 1/7 } {4} a^2

6.8×41/7=a2\frac {6.8 \times 4} {1/7} = a^2

4×4=a24 \times 4 = a^2

16=a216 = a^2

16=a\sqrt {16} = a

4=a4 = a

اندازه ضلع مثلث برابر 4 است.

مثال 7: مساحت قسمت رنگی

تصویر زیر، یک مثلث متساوی الاضلاع را درون یک مربع نمایش می‌دهد. مساحت بخش رنگی این شکل ترکیبی را پیدا کنید. (3\sqrt {3} را برابر 1/7 در نظر بگیرید.)

مساحت مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع 3 درون مربعی به ضلع 
مثلث متساوی الاضلاع با ارتفاع 3 درون مربعی به ضلع

مساحت بخش هاشور خورده در تصویر بالا برابر است با:

مساحت مثلث - مساحت مربع = مساحت قسمت رنگی

برای مثلث، اندازه ارتفاع 3 را داریم. به این ترتیب، فرمول زیر را برای محاسبه مساحت آن می‌نویسیم:

At=33h2A_t=\frac{\sqrt{3}}{3} h^{2}

  • At: مساحت مثلث متساوی الاضلاع
  • h: اندازه ارتفاع مثلث برابر 3

At=33×32A_t=\frac{\sqrt{3}}{3} \times 3^{2}

At=33×9A_t=\frac{\sqrt{3}}{3} \times 9

At=33A_t=3 \sqrt{3}

در نتیجه مساحت مثلث متساوی الاضلاع برابر 333 \sqrt {3} است. برای محاسبه مساحت مربع، به اندازه ضلع آن نیاز داریم. قاعده مثلث متساوی الاضلاع، بر روی ضلع مربع منطبق شده است. به این ترتیب، با پیدا کردن اندازه قاعده مثلث، می‌توانیم یکی از ضلع‌های مربع و مساحت آن را حساب کنیم. این کار با نوشتن فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع بر حسب قاعده و ارتفاع انجام می‌شود:

۲ ÷ (ارتفاع ×\times قاعده) = مساحت مثلث

At=h×b2A_t = \frac {h \times b } { 2 }

  • At: مساحت مثلث 333 \sqrt {3}
  • h: اندازه ارتفاع مثلث برابر 3
  • b: اندازه قاعده یا ضلع مثلث

33=3×b23 \sqrt {3} = \frac {3 \times b } { 2 }

2×333=b\frac {2 \times 3 \sqrt {3}} {3} = b

23=b2 \sqrt {3} = b

بنابراین، اندازه قاعده مثلث یا همان ضلع مربع برابر با 232 \sqrt {3} است. به این ترتیب، مساحت مربع برابر خواهد بود با:

خودش ×\times یک ضلع = مساحت مربع

As=a×aA_s = a \times a

  • As: مساحت مربع
  • a: اندازه ضلع

As=23×23A_s = 2 \sqrt {3} \times 2 \sqrt {3}

As=4(3×3)A_s = 4 (\sqrt {3} \times \sqrt {3})

As=4(3)A_s = 4 (3)

As=12A_s = 12

با مشخص شدن مساحت مربع (12)، مساحت مثلث را از آن کم می‌کنیم تا مساحت قسمت رنگی به دست بیاید:

مساحت مثلث - مساحت مربع = مساحت قسمت رنگی

123312- 3 \sqrt {3} = مساحت قسمت رنگی

بر اساس فرض مسئله، 3\sqrt {3} را برابر 1/7 در نظر می‌گیریم:

12(3×1.7)12 - (3 \times 1.7) = مساحت قسمت رنگی

12(5.1)12 - (5.1) = مساحت قسمت رنگی

6.96.9 = مساحت قسمت رنگی

در نتیجه، مساحت قسمت رنگی شکل برابر 6/9 است.

مثال 8: محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع محاط در دایره

اگر مثلث نمایش داده شده در تصویر زیر، متساوی الاضلاع باشد، مساحت قسمت رنگی دایره چقدر خواهد بود؟ (عدد پی را برابر 3 و رادیکال 3 را برابر 1/7 در نظر بگیرید.)

مساحت مثلث متساوی الاضلاع محاط در دایره
مثلث متساوی الاضلاع محاط در دایره

برای حل این مثال، باید با فرمول مساحت دایره و رابطه بین ضلع مثلث متساوی الساقین با شعاع دایره آشنا باشید. مساحت قسمت رنگی برابر است با:

مساحت مثلث - مساحت دایره = مساحت قسمت رنگی

به دلیل متساوی الاضلاع بودن مثلث، مساحت آن از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

At=34a2A_t = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • At: مساحت مثلث
  • a: اندازه ضلع مثلث متساوی الاضلاع برابر با 3\sqrt{3}

At=34×(3)2A_t = \frac { \sqrt {3} } {4} \times (\sqrt {3})^2

At=34×3A_t = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 3

At=1/7×34A_t = \frac { 1/7 \times 3 } {4}

At=5.14A_t = \frac { 5.1 } {4}

At=1.275A_t = 1.275

مساحت مثلث متساوی الساقین برابر 1/275 است. مساحت دایره، از فرمول زیر به دست می‌آید:

Ac=πr2A_c = \pi r^ { 2 }

  • Ac: مساحت دایره
  • π: عدد ثابت پی برابر 3 (بر اساس فرض مسئله)
  • r: شعاع دایره

همان طور که مشاهده می‌کنید، برای محاسبه مساحت دایره به شعاع آن نیاز داریم. در اینجا فقط اندازه ضلع مثلث داده شده است. رابطه بین اندازه ضلع مثلث متساوی الساقین محاطی با شعاع دایره محیط بر آن نیز به صورت زیر نوشته می‌شود:

r=a33r=a \frac{\sqrt{3}}{3}

  • r: شعاع دایره محیطی
  • a: اندازه ضلع مثلث متساوی الاضلاع برابر با 3\sqrt{3}

اندازه ضلع را درون رابطه بالا قرار می‌دهیم:

r=3×33r= \sqrt {3} \times \frac{\sqrt{3}}{3}

r=33r= \frac{3}{3}

r=1r= 1

اکنون می‌توان مساحت دایره را نیز تعیین کنیم:

Ac=πr2A_c = \pi r^ { 2 }

Ac=3×12A_c = 3 \times 1^ { 2 }

Ac=3A_c = 3

با تعیین مساحت دایره و مثلث، مساحت قسمت رنگی به صورت زیر به دست می‌آید:

مساحت مثلث - مساحت دایره = مساحت قسمت رنگی

1/275 - 3 = مساحت قسمت رنگی

1/725 = مساحت قسمت رنگی

مساحت قسمت رنگی دایره برابر 1/725 است.

مثال 9: محاسبه مساحت مثلث متساوی الساقین محیط بر دایره

یک دایره را درون مثلث متساوی الاضلاع زیر محاط کرده‌ایم. با توجه به اطلاعات نمایش داده شده، مساحت قسمت رنگی مثلث را حساب کنید. (عدد پی را برابر 3 و رادیکال 3 را برابر 1/7 در نظر بگیرید.)

مساحت مثلث متساوی الاضلاع محیط بر دایره
مثلث متساوی الاضلاع محیط بر دایره

محاسبه قسمت رنگی مثلث، به صورت زیر انجام می‌شود:

مساحت دایره - مساحت مثلث = مساحت قسمت رنگی

بر اساس تصویر بالا، شعاع دایره برابر با 3\sqrt{3} است. از این اندازه برای محاسبه مساحت دایره استفاده می‌کنیم:

Ac=πr2A_c = \pi r^ { 2 }

  • Ac: مساحت دایره
  • π: عدد ثابت پی برابر 3 (بر اساس فرض مسئله)
  • r: شعاع دایره برابر با 3\sqrt{3}

Ac=3×(3)2A_c = 3 \times (\sqrt {3})^ { 2 }

Ac=3×3A_c = 3 \times 3

Ac=9A_c = 9

برای محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع، به اندازه یکی از ضلع‌های آن نیاز داریم. رابطه بین ضلع مثلث متساوی الاضلاع با شعاع دایره محاط در آن برابر است با:

r=a36\mathrm{r}=a \frac{\sqrt{3}}{6}

  • r: شعاع دایره برابر با 3\sqrt{3}
  • a: ضلع مثلث متساوی الاضلاع محیط بر دایره

3=a36\sqrt {3}=a \frac{\sqrt{3}}{6}

6×33=a\frac{6 \times \sqrt {3}} {\sqrt{3}}=a

6=a6=a

به این ترتیب، اندازه یکی از ضلع‌های مثلث برابر 6 است. از این اندازه برای محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع بر حسب قاعده استفاده می‌کنیم:

At=34a2A_t = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • At: مساحت مثلث
  • a:اندازه قاعده یا ضلع مثلث برابر 6

At=34×62A_t = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 6^2

At=34×36A_t = \frac { \sqrt {3} } {4} \times 36

At=93A_t = 9 \sqrt {3}

At=9×1.7A_t = 9 \times 1.7

At=15.3A_t = 15.3

مساحت مثلث برابر 15/3 است. با کم کردن مساحت دایره (9) از این مقدار، مساحت قسمت رنگی شکل به دست می‌آید:

مساحت دایره - مساحت مثلث = مساحت قسمت رنگی

9 - 15/3 = مساحت قسمت رنگی

6/3 = مساحت قسمت رنگی

تصویر گرافیکی یک نوجوان نشسته پشت میز در حال نوشتن جزوه در پس زمینه مثلثی (تصویر تزئینی مطلب مساحت مثلث متساوی الاضلاع)

مثال 10: محاسبه مساحت مثلث از روی محیط

مساحت مثلث متساوی الاضلاع به محیط P چقدر است؟

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=34a2A = \frac { \sqrt {3} } {4} a^2

  • A: مساحت
  • a: اندازه ضلع

فرمول بالا، مساحت مثلث متساوی الاضلاع را بر حسب ضلع a محاسبه می‌کند. در صورتی که در صورت سوال، محیط P داده شده است. به این ترتیب، برای شروع حل مسئله، ابتدا فرمول محیط مثلث متساوی الاضلاع را می‌نویسیم:

P=3aP = 3 a

  • P: محیط مثلث
  • a: اندازه ضلع

سپس، فرمول بالا را بر حسب a بازنویسی می‌کنیم:

a=P3a = \frac {P} {3}

بنابراین، اندازه ضلع مثلث متساوی الساقین برابر P3\frac {P} {3} است. این مقدار را به جای ضلع a درون فرمول جایگذاری قرار می‌دهیم:

A=34(P3)2A = \frac { \sqrt {3} } {4} ( \frac {P} {3} )^2

A=34×P29A = \frac { \sqrt {3} } {4} \times \frac {P^2} {9}

A=P2×336A = \frac { P^2 \times \sqrt {3} } {36}

نتیجه حل رابطه بالا، همان فرمول مخصوص محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع بر حسب محیط است.

مثال 11: محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع به روش هرون

مساحت مثلث متساوی الاضلاع به ضلع a را توسط روش هرون محاسبه کنید.

محاسبه مساحت مثلث با سه ضلع یا روش هرون، در مواقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که سه ضلع مثلث معلوم باشند. فرمول هرون به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=s(sa)(sb)(sc)A=\sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}

  • A: مساحت
  • s: نصف محیط مثلث
  • a: طول ضلع اول
  • b: طول ضلع دوم
  • c: طول ضلع سوم

نصف محیط مثلث، عبارت است از:

s=a+b+c2s=\frac{a+b+c}{2}

از آنجایی که اندازه تمام ضلع‌های مثلث برابر a هستند، فرمول مساحت و نصف محیط به شکل زیر در می‌آیند:

A=s(sa)(sa)(sa)A=\sqrt{s(s-a)(s-a)(s-a)}

s=a+a+a2=3a2s = \frac { a + a + a } {2} = \frac { 3a }{2}

در نتیجه:

A=3a2(3a2a)(3a2a)(3a2a)A = \sqrt { \frac { 3a }{2} ( \frac { 3a }{2} - a ) ( \frac { 3a }{2} - a ) ( \frac { 3a }{2} - a ) }

A=3a2(a2)(a2)(a2)A = \sqrt { \frac { 3a }{2} ( \frac { a }{2} ) ( \frac { a }{2} ) ( \frac { a }{2} ) }

A=3a416A = \sqrt { \frac { 3a^4 }{16} }

A=34a2A = \frac {\sqrt {3}} {4}a^2

همان طور که مشاهده می‌کنید، نتیجه حل مساحت مثلث متساوی الاضلاع با سه ضلع، همان فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع با ضلع است.

سوالات متداول در رابطه با مثلث متساوی الاضلاع

در این مطلب از مجله فرادرس با مثلث متساوی‌الاضلاع و محاسبه محیط و مساحت آن آشنا شدیم. در این بخش، به چند سوال پرتکرار در رابطه با ویژگی‌های مثلث‌های متساوی الاضلاع پاسخ می‌دهیم. پاسخ این سوالات می‌تواند شما را در یادگیری مبحث مساحت مثلث متساوی الاضلاع کمک کند.

تعریف مثلث متساوی الاضلاع چیست؟

مثلثی که سه ضلع آن برابرند، مثلث متساوی الاضلاع نام دارد.

محیط مثلث متساوی الاضلاع چگونه بدست می‌آید؟

محیط مثلث متساوی الاضلاع از ضرب اندازه‌ی یک ضلع در عدد 3 به دست می‌آید. به عبارت دیگر، محیط مثلث متساوی الاضلاع، سه برابر اندازه یک ضلع آن است.

زاویه هر راس مثلث متساوی الاضلاع چقدر است؟

زاویه هر راس مثلث متساوی الاضلاع برابر 60 درجه است.

مساحت مثلث متساوی الاضلاع چگونه حساب می‌شود؟

مساحت مثلث متساوی الاضلاع با استفاده از «قاعده ضربدر ارتفاع تقسیم بر دو» حساب می‌شود.

برای محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع به چه اندازه‌هایی نیاز است؟

برای محاسبه مساحت مثلث متساوی الاضلاع، داشتن اندازه یک ضلع کافی است. البته امکان محاسبه این مساحت با اندازه یک ارتفاع نیز وجود دارد.

آزمون مساحث مثلث متساوی الاضلاع

۱. کدام خصوصیات مثلث متساوی‌الاضلاع باعث می‌شود فرمول‌های محاسبه مساحت آن نسبت به سایر مثلث‌ها ساده‌تر باشد؟

اختلاف طول اضلاع و ارتفاع‌ها در مثلث متساوی‌الاضلاع

برابری هر سه ضلع و هر سه ارتفاع در مثلث متساوی‌الاضلاع

داشتن یک زاویه قائمه در مثلث متساوی‌الاضلاع

زاویه‌های متفاوت در هر گوشه مثلث متساوی‌الاضلاع

پاسخ تشریحی

دلیل ساده‌تر شدن فرمول‌های محاسبه مساحت برای مثلث متساوی‌الاضلاع این است که در این نوع مثلث، هر سه ضلع و هر سه ارتفاع با هم برابر هستند. این برابری موجب می‌شود فرمول‌هایی که فقط به یک ضلع یا ارتفاع نیاز دارند، شکل بگیرند و محاسبات را ساده‌تر کنند.

۲. کدام مورد بیانگر دسته‌بندی انواع مثلث بر اساس اندازه اضلاع است و هرکدام چه ویژگی دارند؟

مثلث حاده فقط زوایای کوچک دارد، متساوی‌الاضلاع سه ضلع هم‌اندازه دارد، قائم‌الزاویه یک زاویه قائمه دارد.

متساوی‌الاضلاع دارای اضلاع برابر و ارتفاع کوتاه‌تر است، متساوی‌الساقین دو ضلع برابر دارد، مختلف‌الاضلاع همه اضلاع متفاوت دارد.

مثلث متفاوت‌الاضلاع دارای اضلاع و زوایای ناهمسان است، متساوی‌الساقین فقط دو ضلعش برابر، متساوی‌الاضلاع همه اضلاع و زوایایش برابر است.

مختلف‌الاضلاع دو زاویه هم‌اندازه دارد، متساوی‌الاضلاع هر سه زاویه برابر، متساوی‌الساقین تمامی اضلاع برابر دارد.

پاسخ تشریحی

دسته‌بندی مثلث‌ها بر اساس اندازه اضلاع شامل «مختلف‌الاضلاع» با اضلاع و زوایای ناهمسان، «متساوی‌الساقین» با دو ضلع هم‌اندازه و «متساوی‌الاضلاع» که هر سه ضلع و زاویه برابر دارد است.

۳. برای محاسبه مساحت مثلث متساوی‌الاضلاع زمانی که تنها محیط (P) را در اختیار داریم، باید از کدام فرمول استفاده کنیم و دلیل این انتخاب چیست؟

فرمول A=3P236A = \dfrac{\sqrt{3}\, P^{2}}{36} چون محیط به ضلع وابسته است.

فرمول قاعده ضربدر ارتفاع تقسیم بر دو چون همیشه عمومی است.

فرمول Heron به دلیل نیاز به سه ضلع متفاوت.

فرمول A=34a2A = \frac{\sqrt{3}}{4} a^2 چون راحت‌ترین حالت برای هر داده‌ای است.

پاسخ تشریحی

برای زمانی که فقط محیط مثلث متساوی‌الاضلاع داده شده، بهترین انتخاب استفاده از فرمول A=3P236A = \dfrac{\sqrt{3}\, P^{2}}{36} است، زیرا این رابطه مستقیما مساحت را برحسب محیط محاسبه می‌کند و نشان می‌دهد ابتدا باید محیط را به صورت مقدار ریاضی در فرمول قرار داد.

۴. اگر فقط مقدار ارتفاع یک مثلث متساوی‌الاضلاع داده شده باشد و اندازه ضلع مشخص نباشد، کدام فرمول برای محاسبه مساحت انتخاب می‌شود و چرا؟

A = (قاعده × ارتفاع) ÷ ۲

A = (√۳ / ۳) h² مخصوص ارتفاع

A = (√۳ / ۴) a² مخصوص ضلع

فرمول هرون (Heron) برای سه ضلع

پاسخ تشریحی

وقتی فقط ارتفاع مثلث متساوی‌الاضلاع معلوم باشد و اطلاعاتی درباره ضلع نداریم، فرمول 'A = (√۳ / ۳) h² مخصوص ارتفاع' بهترین انتخاب است چون فقط از مقدار ارتفاع استفاده می‌کند.

۵. برای محاسبه مساحت مثلث متساوی‌الاضلاع زمانی که فقط اندازه ضلع داده شده و ارتفاع در دسترس نیست، چه روشی باید مورد استفاده قرار گیرد و این روش چه تفاوتی با حالت کلی فرمول مساحت مثلث دارد؟

استفاده از فرمول قاعده ضربدر ارتفاع تقسیم بر دو بدون دانستن ارتفاع

استفاده از فرمول ویژه با ضلع که شامل رادیکال سه می‌شود مانند 34a2\frac{\sqrt{3}}{4}a^2

محاسبه مساحت با تبدیل ضلع به محیط و جایگذاری در فرمول محیط

محاسبه مساحت با روش سینوس و داشتن تنها یک ضلع

پاسخ تشریحی

برای محاسبه مساحت مثلث متساوی‌الاضلاع با دانستن تنها مقدار ضلع، باید از فرمول 34a2\frac{\sqrt{3}}{4}a^2 استفاده کرد که در آن a همان ضلع مثلث است. این فرمول مختص حالت متساوی‌الاضلاع است و نیازی به ارتفاع ندارد، زیرا همه اضلاع و زوایا برابرند و مقدار ارتفاع به شکل ضمنی در فرمول نهفته است.

۶. برای محاسبه مساحت قسمت رنگی بین یک مثلث متساوی‌الاضلاع و یک مربع که ضلع‌های آن‌ها برابرند، کدام فرایند زیر درست است؟

ابتدا مساحت مربع را محاسبه کرده و سپس ارتفاع مثلث را از آن کم کنید.

ارتفاع مربع را در ارتفاع مثلث ضرب کرده تا مساحت قسمت رنگی بدست آید.

فقط کافیست مساحت مربع و مثلث را با هم جمع کنید تا مساحت رنگی به دست آید.

ابتدا مساحت مثلث متساوی الاضلاع را با فرمول مخصوص ضلع محاسبه کرده و سپس از مساحت مربع با همان ضلع کم کنید.

پاسخ تشریحی

در این حالت، چون مثلث متساوی‌الاضلاع و مربع دارای ضلع مساوی هستند، باید ابتدا مساحت هرکدام را با فرمول مخصوص خود به دست آورد. برای مثلث، مساحت با استفاده از فرمول ویژه ضلع A=34a2A = \frac{\sqrt{3}}{4} a^2 محاسبه می‌شود و سپس مقدار این مساحت از مساحت مربع (که برابر a2a^2 است) کم می‌شود تا مساحت ناحیه‌ای که بین دو شکل قرار دارد (یا به رنگ درآمده) حاصل شود.

۷. در یک مثلث متساوی الاضلاع، چگونه فرمول سینوس برای مساحت (a × a × sin زاویه ÷ ۲) را می‌توان به فرمول اختصاصی مثلث متساوی الاضلاع یعنی A=34a2A = \frac{\sqrt{3}}{4} a^2 تبدیل کرد؟

با استفاده مستقیم از ارتفاع به جای زاویه

با فرض مقدار زاویه ۹۰ درجه برای یک ضلع

با جایگذاری عددی ضلع برابر با محیط

با قرار دادن زاویه ۶۰ درجه و استفاده از مقدار sin۶۰ درجه = 32\frac{\sqrt{3}}{2}

پاسخ تشریحی

در مثلث متساوی الاضلاع، زاویه بین هر دو ضلع برابر با ۶۰ درجه است. وقتی در فرمول سینوس برای مساحت مثلث یعنی a × a × sin زاویه ÷ ۲ مقدار زاویه را ۶۰ درجه قرار می‌دهیم و مقدار sin ۶۰ را که برابر با 32\frac{\sqrt{3}}{2} است، جایگذاری کنیم، فرمول به شکل a × a × 32\frac{\sqrt{3}}{2} ÷ 2 درمی‌آید که با ساده‌سازی همان فرمول اختصاصی A=34a2A = \frac{\sqrt{3}}{4} a^2 به دست می‌آید.

مطلبی که در بالا مطالعه کردید بخشی از مجموعه مطالب «محاسبه محیط و مساحت مثلث — انواع مثلث و تمامی فرمول ها» است. در ادامه، می‌توانید فهرست این مطالب را ببینید:

بر اساس رای ۰ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر پرسشی درباره این مطلب دارید، آن را با ما مطرح کنید.
منابع:
مجله فرادرس
PDF
مطالب مرتبط
نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *