فرمول مساحت مثلث چیست؟ – تمام فرمول ها + حل تمرین

۳۹۴۴
۱۴۰۴/۰۶/۴
۱۳ دقیقه
PDF
آموزش متنی جامع
امکان دانلود نسخه PDF

فرمول مساحت هر مثلثی برابر است با نصف حاصل‌ضرب قاعده در ارتفاع آن. البته فرمول‌های دیگری نظیر فرمول هرون، فرمول مثلثاتی (فرمول سینوس) و فرمول برداری نیز برای محاسبه مساحت مثلث مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این آموزش از مجله فرادرس، به معرفی فرمول‌های پرکاربرد مساحت مثلث همراه با حل چند مثال می‌پردازیم. همچنین در آخرین بخش از این مطلب، فرمول کلی مساحت مثلث را اثبات می‌کنیم.

آنچه در این مطلب می‌آموزید:
  • با انواع فرمول‌های مساحت مثلث آشنا می‌شوید.
  • یاد می‌گیرید که چگونه مساحت مثلث قائم‌الزاویه را محاسبه کنید.
  • روش پیدا کردن مساحت مثلث را با داشتن سه ضلع و توسط فرمول هرون یاد می‌گیرید.
  • می‌آموزید که روش سینوس چگونه مساحت مثلث را به دست می‌دهد.
  • با مثلث و اجزای آن مانند قاعده و ارتفاع آشنا می‌شوید.
  • فرمول مساحت مثلث با سه راس را خواهید شناخت.
فرمول مساحت مثلث چیست؟ – تمام فرمول ها + حل تمرینفرمول مساحت مثلث چیست؟ – تمام فرمول ها + حل تمرین
997696

فرمول مساحت مثلث چیست؟

شناخته شده‌ترین و پرکاربردترین فرمول برای محاسبه مساحت مثلث برابر است با قاعده ضرب‌ در ارتفاع تقسیم بر دو. در واقع فرم ریاضی فرمول مساحت مثلثی با قاعده b و ارتفاع h به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

  • A: حرف اول کلمه انگلیسی «Area» به معنای «مساحت»
  • h: حرف اول کلمه انگلیسی «height» به معنای «ارتفاع»
  • b: حرف اول کلمه انگلیسی «base» به معنای «قاعده»
فرمول مساحت مثلث
فرمول اصلی مساحت مثلث

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، برای به‌دست آوردن مساحت مثلث ابتدا باید قاعده و ارتفاع آن را تعیین کرد. به همین دلیل، آشنایی با این مفاهیم از اهمیت بالایی برخوردار است و در بخش‌های بعد به آن خواهیم پرداخت.

جدول فرمول‌ های مساحت مثلث

جدول زیر پرکاربردترین فرمول‌های محاسبه مثلث را بر اساس داده‌های مسئله و نوع مثلث نمایش می‌دهد. در بخش‌های بعدی، با ارائه مثال هر کدام را بیشتر توضیح می‌دهیم:

نوع مثلثفرمول مساحت مثلث
تمام مثلث‌ها با قاعده b و ارتفاع hA=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }
متساوی الاضلاعفرمول با ضلع a:
A=34a2A=\frac{\sqrt{3}}{4} a^{2}
فرمول با ارتفاع h:
A=33h2A=\frac{\sqrt{3}}{3} h^{2}
متساوی الساقین قائم الزاویهفرمول با ساق a:
A=a22A=\frac{ a^ {2} }{2}
فرمول با وتر c:
A=c24A=\frac{ c^ {2} }{4}
قائم الزاویه با ضلع a و وتر cA=ac2a22A = \frac { a \sqrt { c^{ 2 } - a^{ 2 }} } {2}
تمام مثلث‌ها با داشتن سه ضلعA=s(sa)(sb)(sc)A=\sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}
تمام مثلث‌ها با داشتن دو ضلع و زاویه بینArea=12absinCArea=\frac{1}{2} a b \sin C
تمام مثلث‌ها Area =c2sinAsinB2sin\text { Area }=\frac{c^{2} \sin A \sin B}{2 \sin}
مختصات دو بعدی سه راسA=(1/2)[xA(yByC)+xB(yCyA)+xC(yAyB)]A = (1/2) [x_A (y_B − y_C) + x_B (y_C − y_A) + x_C (y_A−y_B)]
مختصات سه بعدی سه راسArea=12AB×ACArea=\frac{1}{2}|\overrightarrow{A B} \times \overrightarrow{A C}|

مساحت مثلث چیست؟

مساحت (به انگلیسی Area)، اندازه سطح قرار گرفته در داخل ضلع‌های یک شکل بسته هندسی است. سطح درون ضلع‌های مثلث، با عنوان مساحت مثلث شناخته می‌شود. در تصویر زیر، ناحیه هاشور خورده، مساحت مثلث را نمایش می‌دهد.

سطح داخلی یک مثلث هاشور خورده است.
نمایش سطح محدود به ضلع‌های مثلث یا مساحت مثلث

قاعده و ارتفاع مثلث چه هستند؟

در مطالب قبل از سری مطالب مجله فرادرس در مورد مثلث صحبت کردیم. مثلث، یکی از شکل‌های چند ضلعی و بسته دو بعدی است که از سه ضلع و سه راس تشکیل می‌شود. تصویر زیر، نمونه‌ای از یک مثلث مختلف اضلاع را نمایش می‌دهد.

مثلثی با طول ضلع‌های مختلف
مثلث مختلف اضلاع با طول ضلع و زوایای متفاوت

در مطلب «قاعده چیست؟ | قاعده در اشکال هندسی به زبان ساده» از مجله فرادرس قاعده را در حالت کلی تعریف کردیم. در مثلث، به ضلع مورد استفاده برای محاسبه مساحت مثلث، قاعده مثلث می‌گویند. هر مثلث دارای سه قاعده است. به فاصله عمودی بین راس تا قاعده مثلث، ارتفاع مثلث گفته می‌شود. هر مثلث دارای سه قاعده و سه ارتفاع است. تصویر زیر، قاعده‌ها و ارتفاع‌های نظیر در یک مثلث متساوی الاضلاع را نمایش می‌دهد.

ارتفاع ها و قاعده های مثلث
هر رنگ، معرف ارتفاع و قاعده مورد نیاز برای محاسبه مساحت مثلث است.

مثال

مساحت مثلثی به قاعده ۷ و ارتفاع ۶ چقدر است؟

پاسخ

به دلیل مشخص بودن قاعده و ارتفاع، فرمول مساحت مثلث با قاعده و ارتفاع را می‌نویسیم:

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

  • A: مساحت
  • h: ارتفاع مثلث و برابر ۶
  • b: قاعده مثلث و برابر ۷

اندازه‌های داده شده را در فرمول بالا قرار می‌دهیم:

A=6×72A = \frac {6 \times 7 } { 2 }

A=422A = \frac {42 } { 2 }

A=21A = 21

مساحت مثلث برابر  ۲۱ است.

فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع

مثلث متساوی الاضلاع، مثلثی با طول ضلع‌های برابر است. یکسان بودن اندازه ضلع‌ها، امکان محاسبه مساحت این مثلث را با یک فرمول اختصاصی فراهم می‌کند.

مثلث متساوی الاضلاع با رنگ بنفش
مثلث متساوی الاضلاعی با طول ضلع a

رابطه معرفی شده در بخش قبلی، به عنوان یک رابطه کلی بین قاعده، ارتفاع و مساحت مثلث شناخته می‌شود. فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع به ضلع a برابر است با:

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

  • A: مساحت
  • a: طول یکی از ضلع‌های مثلث متساوی الاضلاع

در صورت مشخص بودن ارتفاع این مثلث، فرمول بالا را می‌توان به صورت زیر بازنویسی کرد:

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

  • A: مساحت
  • h: طول یکی از ارتفاع‌های مثلث متساوی الاضلاع

مثال

اندازه یکی از ضلع‌های یک مثلث متساوی الاضلاع، برابر ۱۰ است. مساحت این مثلث و ارتفاع آن را محاسبه کنید.

مثلث متساوی الاضلاعی با طول ضلع ۱۰

پاسخ

به دلیل برابر بودن طول تمام ضلع‌ها، می‌توانیم از فرمول مساحت مثلث متساوی الاضلاع استفاده کنیم:

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

  • A: مساحت
  • a: اندازه ضلع مثلث برابر ۱۰

A=34×102A=\frac{\sqrt{3}}{4} \times 10^{2}

A=34×100A=\frac{\sqrt{3}}{4} \times 100

A=253A=25\sqrt{3}

مساحت مثلث برابر 25325\sqrt{3} است. برای به دست آوردن ارتفاع مثلث، فرمول کلی مساحت مثلث را می‌نویسیم:

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

  • A: مساحت برابر 25325\sqrt{3}
  • b: قاعده مثلث برابر طول یکی از ضلع‌های آن (۱۰)
  • h: ارتفاع مثلث

اطلاعات مسئله و مساحت به دست آمده را درون فرمول کلی قرار می‌دهیم:

253=h×10225 \sqrt {3} = \frac {h \times 10 } { 2 }

2×253=h×102 \times 25 \sqrt {3} = h \times 10

503=h×1050 \sqrt {3} = h \times 10

50310=h\frac{50 \sqrt {3} } {10}= h

53=h5 \sqrt {3}= h

ارتفاع مثلث برابر 535 \sqrt {3} است.

فرمول مساحت مثلث قائم الزاویه با وتر

مثلث قائم الزاویه، مثلثی با یک راس ۹۰ درجه است. به ضلع‌های متصل به راس ۹۰ درجه، ساق‌های مثلث و ضلع رو به روی این راس، وتر مثلث گفته می‌شود. ساق‌های مثلث قائم الزاویه، قاعده و ارتفاع نظیر یکدیگر هستند.

فرمول مساحت مثلث قايم الزاویه
فرمول مساحت مثلث قائم‌الزاویه

مطابق با قضیه فیثاغورس، رابطه زیر بین ساق‌ها و وتر مثلث قائم الزاویه برقرار است:

c2=a2+b2c^ { 2 } = a^ { 2 } + b^ {2}

  • c: وتر مثلث قائم الزاویه
  • a: یکی از ساق‌های مثلث
  • b: ساق دیگر مثلث

در صورتی که اندازه یکی از ساق‌ها و وتر مثلث قائم الزاویه مشخص باشد، اندازه ساق دیگر از رابطه فیثاغورس به دست می‌آید. از آنجایی که دو ساق، قاعده و ارتفاع نظیر یکدیگر هستند، مساحت مثلث با استفاده از فرمول کلی محاسبه می‌شود. البته با جانمایی قضیه فیثاغورس در فرمول کلی، به فرمول مساحت مثلث قائم الزاویه با وتر می‌رسیم:

A=ac2a22A = \frac { a \sqrt { c^{ 2 } - a^{ 2 }} } {2}

  • A: مساحت
  • a: یکی از ساق‌های مثلث قائم الزاویه
  • c: وتر مثلث قائم الزاویه

مثال

مساحت یک مثلث قائم الزاویه با وتر ۵ و اندازه ساق ۴ را حساب کنید. طول ساق دیگر مثلث چقدر است؟

مثلث سبز رنگ با زاویه قائمه و ضلع‌‌های ۴ و ۵

پاسخ

به دلیل داشتن اندازه ساق و وتر، امکان استفاده از فرمول مخصوص مساحت مثلث قائم الزاویه وجود دارد. این فرمول به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=ac2a22A = \frac { a \sqrt { c^{ 2 } - a^{ 2 }} } {2}

  • A: مساحت
  • a: یکی از ساق‌های مثلث برابر ۴
  • c: وتر مثلث برابر ۵

اندازه‌های مشخص را درون فرمول قرار می‌دهیم:

A=452422A = \frac { 4 \sqrt { 5^{ 2 } - 4^{ 2 }} } {2}

A=22516A = 2 \sqrt { 25 - 16}

A=29A = 2 \sqrt { 9 }

A=2×3A = 2 \times 3

A=6A = 6

مساحت مثلث برابر ۶ است. به منظور محاسبه اندازه ساق دیگر، از فرمول کلی مساحت مثلث استفاده می‌کنیم:

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

  • A: مساحت برابر ۶
  • b: قاعده مثلث برابر اندازه یکی از ساق‌ها (۴)
  • h: اندازه ساق دیگر

مقادیر را درون فرمول قرار می‌دهیم:

6=h×426 = \frac {h \times 4 } { 2 }

6=h×26 = h \times 2

62=h\frac {6} {2} = h

3=h3 = h

ساق دیگر این مثلث برابر ۳ است. البته در دنیای مثلث‌های قائم الزاویه و قضیه فیثاغورس، ترکیب اعداد ۳، ۴ و ۵ بسیار شناخته شده و قابل تشخیص هستند.

فرمول مساحت مثلث متساوی الساقین قائم الزاویه

مثلث متساوی الساقین، مثلثی با دو ضلع هم اندازه است. دو ضلع هم اندازه این مثلث با عنوان ساق‌ شناخته می‌شوند. اگر زاویه بین ساق‌های مثلث متساوی الساقین برابر ۹۰ درجه باشد، یکی از انواع خاص مثلث با عنوان «مثلث متساوی الساقین قائم الزاویه» به وجود می‌آید.

مثلث متساوی الساقین قائم الزاویه

فرمول مساحت مثلث متساوی الساقین قائم الزاویه با ضلع a برابر است با:

A=a22A=\frac{ a^ {2} }{2}

به کمک قضیه فیثاغورس، فرمول مساحت مثلث متساوی الساقین قائم الزاویه با وتر c به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=c24A=\frac{ c^ {2} }{4}

در این حالت خاص نیز مانند مثلث متساوی الاضلاع، داشتن یکی از انداز‌ه‌ها برای محاسبه مساحت کفایت می‌کند.

مثال ‍۱

اندازه هر دو ساق یک مثلث قائم الزاویه برابر ۹ است. مساحت این مثلث را محاسبه کنید.

مثلث قائم الزاویه

پاسخ

در صورت برابر بودن اندازه ساق‌های یک مثلث قائم الزاویه، رابطه مخصوص محاسبه مساحت آن به صورت زیر خواهد بود:

A=a22A=\frac{ a^ {2} }{2}

  • A: مساحت
  • a: اندازه ساق برابر ۹

A=922A=\frac{ 9^ {2} }{2}

A=812A=\frac{ 81 }{2}

A=40.5A=40.5

مثال ۲

مساحت مثلث قائم الزاویه زیر چند است؟

مثلث سبز رنگ

پاسخ

به دلیل برابر بودن اندازه ساق‌های مثلث قائم الزاویه بالا، امکان محاسبه مساحت آن به صورت مستقیم و توسط اندازه وتر وجود دارد. فرمول مساحت مثلث متساوی الساقین قائم الزاویه با وتر برابر است با:

A=c24A=\frac{ c^ {2} }{4}

A=824A=\frac{ 8^ {2} }{4}

A=644A=\frac{ 64 }{4}

A=16A=16

فرمول مساحت مثلث با سه ضلع یا فرمول هرون

فرمول هرون یک رابطه ریاضی است که به منظور محاسبه مساحت مثلثی با طول ضلع‌های مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یک مثلث بنفش با ضلع a و b و c
مثلثی با طول اضلاع معلوم (مثلث ض ض ض)

اگر اندازه هر ضلع مثلث معلوم باشد، فرمول مساحت مثلث به روش 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 از رابطه زیر به دست می‌آید:

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

نکته: برای مثلث‌های متساوی الاضلاع، نیازی به نوشتن فرمول هرون به شکل بالا نیست. برای این مثلث‌ها، همان رابطه خاص معرفی شده در بخش‌های قبلی کفایت می‌کند.

مثال

مساحت مثلث مختلف الاضلاع با اندازه ضلع‌های ۴، ۵ و ۶ را حساب کنید:

پاسخ

به دلیل معلوم بودن اندازه ضلع‌ها، محاسبه مساحت مثلث را با استفاده از فرمول هرون انجام می‌دهیم:

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

  • A: مساحت
  • s: نصف محیط مثلث
  • a: طول ضلع اول برابر ۴
  • b: طول ضلع دوم برابر ۵
  • c: طول ضلع سوم برابر ۶

پیش از جایگذاری اندازه‌های مشخص، نصف محیط مثلث را با فرمول زیر تعیین می‌کنیم:

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

s=4+5+62s=\frac{4+5+6}{2}

s=152s=\frac{15}{2}

s=7.5s=7.5

اکنون، اندازه ضلع‌ها و نصف محیط را درون فرمول هرون قرار می‌دهیم:

A=7.5×(7.54)(7.55)(7.56)A=\sqrt{7.5 \times (7.5-4)(7.5-5)(7.5-6)}

A=7.5×(3.5)(2.5)(1.5)A=\sqrt{7.5 \times (3.5)(2.5)(1.5)}

A=7.5×13.125A=\sqrt{7.5 \times 13.125}

A=98.4375A=\sqrt{98.4375}

A=9.9A=9.9

مساحت مثلث حدود ۹٫۹ است.

فرمول مساحت مثلث با سینوس

روابط و فرمول‌های مثلثاتی، قانون سینوس ها و مقادیر سینوس زوایا از ابزارهای دیگری هستند که در محاسبه مساحت مثلث مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورت مشخص بودن دو ضلع و زاویه بین (مثلث ض ز ض)، دو زاویه و ضلع بین (مثلث ز ض ز)، دو ضلع و زاویه غیر بین (مثلث ض ض ز) و دو زاویه و ضلع غیر بین (مثلث ز ز ض)، می‌توان از فرمول مساحت مثلث با سینوس استفاده کرد.

مثلثی با زاویه‌ها و اضلاع مشخص
ضلع‌ها و راس‌های یک مثلث

فرمول مساحت مثلث با دو ضلع و سینوس زاویه بین

اگر اندازه دو ضلع (مانند a و b) و زاویه بین این دو ضلع (A) مشخص باشد، مساحت مثلث از فرمول زیر به دست می‌آید:

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

  • Area: مساحت
  • a: طول ضلع CB
  • b: طول ضلع AC
  • C: زاویه راس C

فرمول مساحت مثلث با یک ضلع و سینوس زوایا

در صورت مشخص بودن اندازه دو زاویه (مانند A و B) و ضلع بین این دو زاویه (c)، مساحت مثلث از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

 Area =c2sinAsinB2sinC\text { Area }=\frac{c^{2} \sin A \sin B}{2 \sin C}

فرمول مساحت مثلث با دو ضلع و زاویه غیر بین یا دو زاویه و ضلع غیر بین

در صورتی که دو ضلع و زاویه غیر بین یا دو زاویه و ضلع غیر بین مشخص باشد، محاسبه اندازه‌های نامشخص توسط قانون سینوس‌ها صورت می‌گیرد:

asinA=bsinB=csinC\frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}

  • a: طول ضلع BC
  • A: زاویه راس A
  • b: طول ضلع AC
  • B: زاویه راس B
  • c: طول ضلع AB
  • C: زاویه راس C

در مرحله بعدی، مساحت مثلث با استفاده از فرمول هرون یا یکی از دو فرمول قبلی تعیین می‌شود.

مثال

مساحت مثلث زیر چقدر را تعیین کنید:

مثلثی با دو زاویه و یک ضلع مشخص

پاسخ

در مثلث بالا، اندازه دو زاویه و ضلع غیر بین مشخص است. به همین دلیل، ابتدا باید با استفاده از قانون سینوس‌ها، اندازه‌های دیگر را به دست آورد. قانون سینوس‌ها را برای مثلث بالا می‌نویسیم:

asinA=bsinB=csinC\frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}

  • a: طول ضلع BC
  • A: زاویه راس A برابر ۳۵ درجه
  • b: طول ضلع AC
  • B: زاویه راس B
  • c: طول ضلع AB برابر ۷
  • C: زاویه راس C برابر ۶۲ درجه

بر اساس قانون جمع زوایای داخلی، زاویه B برابر (°B=۱۸۰°-۳۵°-۶۲°=۸۳) است. مقادیر مشخص را درون نسبت‌های بالا قرار می‌دهیم:

asin35°=bsin83°=7sin62°\frac{a}{\sin 35°}=\frac{b}{\sin 83°}=\frac{7}{\sin 62°}

با توجه به سینوس زاویه ۳۵ درجه برابر ۰٫۵۷، سینوس زاویه ۶۲ درجه برابر ۰٫۸۸ و سینوس زاویه ۸۳ درجه برابر ۰٫۹۹ است:

a0.57=b0.99=70.88\frac{a}{0.57}=\frac{b}{0.99}=\frac{7}{0.88}

با حل نسبت‌های بالا، طول ضلع BC برابر ۴٫۵۵ و طول ضلع AC برابر ۷٫۸۷ به دست می‌آید. با داشتن اندازه تمام ضلع‌ها و زوایا می‌توان از فرمول هرون یا فرمول‌های سینوس برای محاسبه مساحت استفاده کرد. در صورت استفاده از دو ضلع مانند a و c و زاویه بین آن‌ها (B)، فرمول محاسبه مساحت مثلث به صورت زیر نوشته می‌شود:

Area=12acsinBArea=\frac{1}{2} a c \sin B

Area=12×4.55×7×sin83°Area=\frac{1}{2} \times 4.55 \times 7 \times \sin 83°

Area=12×4.55×7×0.99Area=\frac{1}{2} \times 4.55 \times 7 \times 0.99

Area=15.7Area=15.7

اگر می‌خواستیم مسئله را با دو زاویه مانند A و C و ضلع بین آن‌ها (b) حل کنیم، می‌توانستیم رابطه زیر را بنویسیم:

 Area =c2sinAsinB2sinC\text { Area }=\frac{c^{2} \sin A \sin B}{2 \sin C}

 Area =7.872×0.57×0.882×0.99\text { Area }=\frac{7.87^{2} \times 0.57 \times 0.88}{2 \times 0.99}

 Area =31.071.98\text { Area }=\frac{ 31.07 }{ 1.98 }

 Area =31.071.98\text { Area }=\frac{ 31.07 }{ 1.98 }

 Area =15.7\text { Area }= 15.7

مساحت‌های به دست آمده با استفاده از هر دو فرمول با هم برابر هستند. در نتیجه، انتخاب مناسب‌ترین فرمول بر عهده شما خواهد بود.

فرمول مساحت مثلث با سه راس

فرمول مساحت مثلث با داشتن سه نقطه توسط مفاهیم مرتبط با دستگاه مختصات، بردارها، ماتریس‌ها و دترمینان نوشته می‌شود.

مثلثی در صفحه مختصات شطرنجی
نقاط معرف راس‌های مثلث در دستگاه مختصات

برای راس‌های بالا، فرمول مساحت مثلث با سه راس عبارت است از:

α=1/2[xAyA1xByB1xCyC1]\alpha=1 / 2\left[\begin{array}{lll} x_{A} & y_{A} & 1 \\ x_{B} & y_{B} & 1 \\ x_{C} & y_{C} & 1 \end{array}\right]

  • α: مساحت
  • xA: مختصات راس A بر روی محور x
  • yA: مختصات راس A بر روی محور y
  • xB: مختصات راس B بر روی محور x
  • yB: مختصات راس B بر روی محور y
  • xC: مختصات راس C بر روی محور x
  • yC: مختصات راس C بر روی محور y

شکل ساده‌تر فرمول محاسبه مساحت مثلث بر اساس مختصات راس‌ها (بدون نیاز به آشنایی با مفهوم دترمینان)، به صورت زیر نوشته می‌شود:

A=(1/2)[xA(yByC)+xB(yCyA)+xC(yAyB)]A = (1/2) [x_A (y_B − y_C) + x_B (y_C − y_A) + x_C (y_A−y_B)]

مثال

تصویر زیر ، سه راس مثلث در دستگاه مختصات دو بعدی را نمایش می‌دهد. مساحت مثلث ABC چقدر است؟

مثلثی در صفحه مختصات شطرنجی

پاسخ

برای حل این مسئله، از فرمول مساحت مثلث با سه راس استفاده می‌کنیم. مطابق با این فرمول، داریم:

A=(1/2)[xA(yByC)+xB(yCyA)+xC(yAyB)]A = (1/2) [x_A (y_B − y_C) + x_B (y_C − y_A) + x_C (y_A−y_B)]

مطابق با اطلاعات مسئله داریم:

  • xA=-۲
  • yA=-۵
  • xB
  • yB
  • xC
  • yC=-۳

اطلاعات مسئله را درون فرمول قرار می‌هیم:

A=(1/2)(2)[(3)(3)]+(0)[(3)(5)]+(6)[(5)(3)]A = ( 1/2 ) | ( -2 ) [ ( 3 ) − ( -3 )] + (0) [(-3) − (-5)] + ( 6 ) [ ( -5 ) − ( 3 ) ] |

A=(1/2)[(2)×(6)]+[(6)(8)]A = ( 1/2 ) | [ ( -2 ) \times ( 6 ) ] + [ ( 6 ) ( -8 ) ] |

A=(1/2)[(12)+(48)]A = ( 1/2 ) | [ (-12) + (-48) ] |

A=(1/2)60A = ( 1/2 ) | -60 |

A=(1/2)(60)A = ( 1/2 ) ( 60 )

A=30A = 30

مساحت مثلث ABC برابر ۳۰ است.

فرمول مساحت مثلث در فضای سه بعدی

در دستگاه مختصات سه بعدی، ضلع‌های مثلث به عنوان بردار در نظر گرفته می‌شوند. با دانستن مختصات سه راس مثلث، نوشتن بردارهای معرف ضلع‌های مثلث و ضرب خارجی بردارها، مساحت مثلث در فضای سه بعدی به دست می‌آید.

مثلثی در دستگاه سه بعدی
راس‌ها و ضلع‌های مثلث در دستگاه مختصات سه بعدی

اگر بردارهای معرف ضلع‌های b و c را در نظر بگیریم، فرمول محاسبه اندازه سطح مثلث به روش برداری به صورت زیر خواهد بود:

Area=12AB×ACArea=\frac{1}{2}|\overrightarrow{A B} \times \overrightarrow{A C}|

  • Area: مساحت
  • AB\overrightarrow{A B}: بردار رسم شده از راس A به راس B
  • AC\overrightarrow{A C}: بردار رسم شده از راس A به راس C

اثبات فرمول مساحت مثلث

اثبات فرمول کلی مساحت مثلث، با استفاده از قضیه فیثاغورس در مثلث‌های قائم الزاویه و رابطه مساحت مستطیل انجام می‌گیرد. برای اثبات فرمول مساحت مثلث، ابتدا یک مستطیل مشابه تصویر زیر را در نظر بگیرید.

مستطیلی با رنگ آبی
مستطیلی با ضلع‌های نامعلوم

مطابق با فرمول مساحت مستطیل، داریم:

A=l×wA = l \times w

  • A: مساحت
  • l: طول
  • w: عرض

اگر قطر مستطیل را رسم کنیم، مستطیل به دو مثلث قائم الزاویه با ابعاد برابر تبدیل می‌شود.

مستطیل ساخته شده با دو مثلث
تبدیل مستطیل به دو مثلث قائم الزاویه برابر با هم

عرض مستطیل بالا برابر ارتفاع (h) و طول آن برابر قاعده (b) مثلث است. به این ترتیب، می‌توان فرمول قبلی را به شکل زیر بازنویسی کرد:

A=b×hA = b \times h

از آنجایی که مستطیل بالا، از دو مثلث قائم الزاویه تشکیل می‌شود، مساحت یکی از مثلث‌های قائم الزاویه برابر فرمول زیر خواهد بود:

A=h×b2A = \frac {h \times b } { 2 }

به این ترتیب، اثبات می‌شود که مساحت مثلث قائم الزاویه برابر حاصل ضرب ساق‌ها تقسیم بر دو است. در مرحله بعد، مثلث مختلف الاضلاع زیر را در نظر بگیرید.

سطح داخل مثلثی هاشور خورده است.

برای شروع اثبات فرمول مساحت، از راس (الف)، ارتفاع نظیر ضلع (ب پ) را رسم می‌کنیم. ارتفاع (الف ت)، مثلث (الف ب پ) را به دو مثلث قائم الزاویه (الف ب ت) و (الف ت پ) تقسیم می‌کند.

مثلث بنفش رنگ
تقسیم مثلث به دو مثلث قائم الزاویه

با توجه به تصویر بالا، داریم:

مساحت (الف ت پ) + مساحت (الف ب ت) = مساحت (الف ب پ)

مساحت مثلث قائم الزاویه (الف ب ت) برابر است با:

Aتبا=h×y2A_{ت ب ا} = \frac {h \times y } { 2 }

مساحت مثلث قائم الزاویه (الف ت پ) نیز به صورت زیر محاسبه می‌شود:

Aپتا=h×x2A_{پ ت ا} = \frac {h \times x } { 2 }

اکنون، مساحت این دو مثلث را باهم جمع می‌کنیم:

h×y2+h×y2\frac {h \times y } { 2 } + \frac {h \times y } { 2 }

(h×y)+(h×y)2\frac { ( h \times y ) + ( h \times y ) } { 2 }

از h در رابطه بالا فکتور می‌گیریم:

h×(y+x)2\frac { h \times ( y + x ) } { 2 }

حاصل y+x، همان طول قاعده b است. بنابراین، داریم:

h×b2\frac { h \times b } { 2 }

در نتیجه، فرمول مساحت مثلث مختلف الاضلاع (الف ب پ)، برابر فرمول کلی قاعده ضربدر ارتفاع تقسیم بر دو است.

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 ۱۹ 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
۲ دیدگاه برای «فرمول مساحت مثلث چیست؟ – تمام فرمول ها + حل تمرین»

کاش اثبات فرمول مساحت مثلث با داشتن سه راس در مختصات دو بعدی و سه بعدی رو می گذاشتید…

خوب بود ممنون

نظر شما چیست؟

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