2 平行四辺形の面積を求めます。 平行四辺形の面積はどうやって求めますか? 平行四辺形の面積を求める公式

平行四辺形の面積の公式の導出は、与えられた平行四辺形の面積に等しい長方形を構築することに帰着します。 平行四辺形の一方の辺を底辺とし、その辺を含む直線に対して反対側の任意の点から引いた垂線を平行四辺形の高さといいます。 この場合、平行四辺形の面積は、その底辺と高さの積に等しくなります。

定理。平行四辺形の面積は、底辺と高さの積に等しい。

証拠。 面積のある平行四辺形を考えてみましょう。 底辺となる辺を取り、高さを描きましょう(図 2.3.1)。 それを証明することが求められます。

図2.3.1

まず長方形の面積も等しいことを証明しましょう。 台形は、平行四辺形と三角形から構成されます。 一方、それは長方形の NVSK と三角形で構成されます。 しかし、直角三角形は斜辺と鋭角が等しいので(斜辺は平行四辺形の対辺に等しく、角 1 と 2 は平行な割線の交点の対応する角に等しい)、その面積は等しい。 したがって、平行四辺形と長方形の面積も等しい、つまり長方形の面積が等しいことになります。 長方形の面積定理によると、それ以来、では。

定理は証明されました。

例2.3.1。

円は辺と鋭角を持つひし形に内接します。 菱形の辺と円の接点を頂点とする四角形の面積を求めます。

解決:

菱形に内接する円の半径 (図 2.3.2)。四角形は長方形であり、その角は円の直径に基づいているためです。 その領域、どこ(角にもたれかかる脚)。

図2.3.2

それで、

答え:

例2.3.2。

対角線が3cmと4cmのひし形が与えられ、高さと鈍角の頂点から描かれた四角形の面積を計算します

解決:

ひし形領域 (図 2.3.3)。

それで、

答え:

例2.3.3。

四角形の面積は、辺が四角形の対角線と等しく、平行である平行四辺形の面積を求めます。

解決:

and (図 2.3.4) なので、 then は平行四辺形、したがって、です。

図2.3.4

同様に、それに続く wherece を取得します。

答え:.

2.4 三角形の面積

三角形の面積を計算するにはいくつかの公式があります。 学校で習うものを考えてみましょう。

最初の公式は、平行四辺形の面積の公式に従い、定理の形で生徒に提供されます。

定理。三角形の面積は、底辺と高さの積の半分です。.

証拠。三角形の面積とします。 三角形の底辺の辺を取り、高さを描きます。 それを証明しましょう:

図2.4.1

図のように三角形を平行四辺形に仕上げていきます。 三角形は 3 つの辺 (共通の辺と、平行四辺形の対辺) が等しいため、その面積は等しいです。 したがって、三角形ABCの​​面積Sは、平行四辺形の面積の半分に等しくなります。

定理は証明されました。

この定理の 2 つの結果に生徒の注意を引くことが重要です。 つまり:

    直角三角形の面積は、その足の積の半分です。

    2 つの三角形の高さが等しい場合、それらの面積は底辺として関連付けられます。

これら 2 つの結果は、さまざまな種類の問題を解決する上で重要な役割を果たします。 この定理に基づいて、問題を解決するために広く使用されている別の定理を証明します。

定理。 1 つの三角形の角度が別の三角形の角度と等しい場合、それらの面積は等しい角度を含む辺の積として関連付けられます。

証拠。 と を角度と が等しい三角形 u の面積とします。

図2.4.2

それを証明しましょう: .

三角形を作りましょう。 頂点が頂点と位置合わせされ、辺がそれぞれ光線上で重なるように、三角形上で。

図2.4.3

したがって、三角形と は共通の高さを持ちます。 したがって、三角形には共通の高さもあります。 結果の等式を乗算すると、次のようになります。 .

定理は証明されました。

2番目の式。三角形の面積は、その 2 つの辺とそれらの間の角度の正弦の積の半分に等しくなります。この公式を証明するにはいくつかの方法がありますが、そのうちの 1 つを使用します。

証拠。幾何学から、三角形の面積は底辺とこの底辺まで下げた高さの積の半分に等しいという定理が知られています。

鋭角三角形の場合 。 鈍角の場合。 ほ、だから 。 したがって、両方の場合において。 代わりに三角形の面積の幾何公式を代入すると、三角形の面積の三角関数の公式が得られます。

定理は証明されました。

3番目の式三角形の面積について - ヘロンの公式は、紀元1世紀に住んでいた古代ギリシャの科学者アレクサンドリアのヘロンにちなんで名付けられました。 この公式を使用すると、辺を知って三角形の面積を見つけることができます。 追加の構造を作成したり、角度を測定したりする必要がないという点で便利です。 その結論は、私たちが検討した三角形面積公式の 2 番目と余弦定理に基づいています。

この計画の実施に進む前に、次の点に注意してください。

同様に、次のものがあります。

ここで、コサインを と で表します。

三角形の角度はどれも大きいか小さいので、次のようになります。 意味、 .

ここで、根号式の各因子を個別に変換します。 我々は持っています:

この式を面積の式に代入すると、次のようになります。

「三角形の面積」というトピックは、学校の数学コースで非常に重要です。 三角形は最も単純な幾何学的図形です。 それは学校幾何学の「構造要素」です。 幾何学的な問題の大部分は、結局、三角形を解くことに帰着します。 正則および任意の n 角形の面積を求める問題も例外ではありません。

例2.4.1。

二等辺三角形の底辺と辺がある場合、その面積はいくらですか?

解決:

-二等辺三角形、

図2.4.4

二等辺三角形の性質である中央値と高さを図にしてみましょう。 それから

ピタゴラスの定理によれば、次のようになります。

三角形の面積を求める:

答え:

例2.4.2。

直角三角形では、鋭角の二等分線が反対側の脚を長さ4cmと5cmのセグメントに分割し、三角形の面積を求めます。

解決:

しましょう (図 2.4.5)。 次に (BD は二等分線なので)。 したがって、 、 あれは。 意味、

図2.4.5

答え:

例2.4.3。

二等辺三角形の底辺が に等しく、底辺に描かれた高さの長さが底辺と辺の中点を結ぶ線分の長さに等しい場合の二等辺三角形の面積を求めます。

解決:

条件別 - 中央の線 (図 2.4.6)。 以来:

また 、どこから、したがって、

このトピックに関する問題を解決するときは、さらに 基本的な特性 平行四辺形および対応する公式を参照すると、次のことを覚えて適用できます。

  1. 平行四辺形の内角の二等分線は二等辺三角形を切り取ります
  2. 平行四辺形の辺の 1 つに隣接する内角の二等分線は互いに垂直です
  3. 平行四辺形の反対側の内角から出た二等分線、互いに平行、または 1 つの直線上にあるもの
  4. 平行四辺形の対角線の二乗の和は辺の二乗の和に等しい
  5. 平行四辺形の面積は、対角線と対角線の間の角度の正弦の積の半分です。

これらのプロパティが使用されるソリューション内のタスクを考えてみましょう。

タスク1。

平行四辺形ABCDの角Cの二等分線は、点Mで辺ADと交差し、点Aを越えた辺ABの延長と点Eで交差します。 AE \u003d 4、DM \u003d 3の場合、平行四辺形の周囲長を見つけます。

解決。

1. 三角形の CMD 二等辺三角形。 (特性 1)。 したがって、CD = MD = 3 cm となります。

2. 三角形 EAM は二等辺です。
したがって、AE = AM = 4 cm となります。

3. AD = AM + MD = 7 cm。

4. 周囲 ABCD = 20 cm。

答え。 20cm

タスク2。

対角線は凸四角形ABCDで描かれます。 三角形ABD、ACD、BCDの面積は等しいことが知られています。 与えられた四角形が平行四辺形であることを証明してください。

解決。

1. BE を三角形 ABD の高さ、CF を三角形 ACD の高さとします。 問題の条件によれば、三角形の面積は等しく、底面 AD が共通であるため、これらの三角形の高さは等しくなります。 BE = CF。

2. BE、CF は AD に対して垂直です。 点 B と点 C は、線分 AD の同じ側に位置します。 BE = CF。 したがって、行 BC || 広告。 (*)

3. AL を三角形 ACD の高度、BK を三角形 BCD の高度とする。 問題の条件によれば、三角形の面積は等しく、底辺 CD が共通であるため、これらの三角形の高さは等しくなります。 AL = BK。

4. AL と BK は CD に対して垂直です。 点 B と点 A は直線 CD の同じ側に位置します。 AL = BK。 したがって、線 AB || CD (**)

5. 条件 (*)、(**) は、ABCD が平行四辺形であることを意味します。

答え。 実証済み。 ABCDは平行四辺形です。

タスク3。

平行四辺形 ABCD の辺 BC と CD には、線分 BM と HD が点 O で交差するように、それぞれ点 M と H がマークされます。<ВМD = 95 о,

解決。

1. 三角形 DOM 内<МОD = 25 о (Он смежный с <ВОD = 155 о); <ОМD = 95 о. Тогда <ОDМ = 60 о.

2. 直角三角形の場合 DHC
(

それから<НСD = 30 о. СD: НD = 2: 1
(直角三角形では、角度 30 度の反対側にある脚は斜辺の半分に等しいため)。

ただし、CD = AB です。 するとAB:HD=2:1となります。

3. <С = 30 о,

4. <А = <С = 30 о, <В =

答え: AB: HD = 2:1、<А = <С = 30 о, <В =

タスク4。

長さ 4√6 の平行四辺形の対角線の 1 つは底辺に対して 60° の角度を作り、2 番目の対角線は同じ底辺に対して 45° の角度を作ります。 2 番目の対角線を見つけます。

解決。

1. AO = 2√6。

2. 正弦定理を三角形 AOD に適用します。

AO/sin D = OD/sin A。

2√6/sin 45° = OD/sin 60°

OD = (2√6sin 60 o) / sin 45 o = (2√6 √3/2) / (√2/2) = 2√18/√2 = 6。

答え: 12.

タスク5。

辺が 5√2 と 7√2 の平行四辺形の場合、対角線の間の小さい角度は、平行四辺形の小さい角度と等しくなります。 対角線の長さの合計を求めます。

解決。

d 1 、d 2 を平行四辺形の対角線とし、対角線と平行四辺形の小さい方の角との間の角度をφとする。

1. 異なる 2 つを数えてみましょう
その地域のやり方。

S ABCD \u003d AB AD sin A \u003d 5√2 7√2 sin f、

S ABCD \u003d 1/2 AC BD sin AOB \u003d 1/2 d 1 d 2 sin f。

等式 5√2 7√2 sin f = 1/2d 1 d 2 sin f または

2 5√2 7√2 = d 1 d 2 ;

2. 平行四辺形の辺と対角線の比を使用して、等式を書きます。

(AB 2 + AD 2) 2 = AC 2 + BD 2。

((5√2) 2 + (7√2) 2) 2 = d 1 2 + d 2 2 。

d 1 2 + d 2 2 = 296。

3. システムを作りましょう:

(d 1 2 + d 2 2 = 296、
(d 1 + d 2 = 140.

システムの 2 番目の方程式に 2 を掛けて、最初の方程式に加算します。

(d 1 + d 2) 2 = 576 が得られます。したがって、Id 1 + d 2 I = 24 となります。

d 1 、d 2 は平行四辺形の対角線の長さなので、d 1 + d 2 = 24 となります。

答え:24。

タスク6。

平行四辺形の辺は 4 と 6 です。対角線の間の鋭角は 45 度です。 平行四辺形の面積を求めます。

解決。

1. 三角形 AOB からコサイン定理を使って、平行四辺形の辺と対角線の関係を書きます。

AB 2 \u003d AO 2 + VO 2 2 AO VO cos AOB。

4 2 \u003d (d 1 / 2) 2 + (d 2 / 2) 2 - 2 (d 1 / 2) (d 2 / 2) cos 45 o;

d 1 2/4 + d 2 2/4 - 2 (d 1/2) (d 2/2)√2/2 = 16。

d 1 2 + d 2 2 - d 1 d 2 √2 = 64。

2. 同様に、三角形 AOD の関係を書きます。

私たちはそれを考慮しています<АОD = 135 о и cos 135 о = -cos 45 о = -√2/2.

方程式 d 1 2 + d 2 2 + d 1 d 2 √2 = 144 が得られます。

3. 私たちはシステムを持っています
(d 1 2 + d 2 2 - d 1 d 2 √2 = 64、
(d 1 2 + d 2 2 + d 1 d 2 √2 = 144.

2 番目の方程式から最初の式を減算すると、2d 1 d 2 √2 = 80 または

d 1 d 2 = 80/(2√2) = 20√2

4.S ABCD \u003d 1/2 AC BD sin AOB \u003d 1/2 d 1 d 2 sin α \u003d 1/2 20√2 √2/2 \u003d 10.

ノート:この問題と前の問題では、この問題では面積を計算するために対角線の積が必要であることが予想されるため、システムを完全に解く必要はありません。

答え: 10.

タスク7。

平行四辺形の面積は96、辺は8と15です。小さい方の対角線の正方形を求めます。

解決。

1. S ABCD \u003d AB AD sin VAD。 式に代入してみましょう。

96 = 8 15 sin VAD が得られます。 したがって、sin VAD = 4/5 となります。

2. cos BAD を見つけます。 sin 2 VAD + cos 2 VAD = 1。

(4/5) 2 + cos 2 BAD = 1。cos 2 BAD = 9/25。

問題の状況に応じて、小さい方の対角線の長さを求めます。 角度 BAD が鋭角であれば、対角 BD は小さくなります。 したがって、cos BAD = 3 / 5 となります。

3. 三角形 ABD から、コサイン定理を使用して、対角線 BD の 2 乗を求めます。

BD 2 \u003d AB 2 + AD 2 - 2 AB BD cos BAD。

ВD 2 \u003d 8 2 + 15 2 - 2 8 15 3 / 5 \u003d 145。

答え:145。

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平行四辺形の面積を求める方法を学ぶ前に、平行四辺形とは何か、そしてその高さと呼ばれるものを覚えておく必要があります。 平行四辺形は、対辺がペアごとに平行である (平行線上にある) 四辺形です。 この辺を含む直線と反対側の任意の点から引いた垂線を平行四辺形の高さといいます。

正方形、長方形、ひし形は、平行四辺形の特殊なケースです。

平行四辺形の面積を(S)と表記します。

平行四辺形の面積を求める公式

S=a*h、a は底辺、h は底辺までの高さです。

S=a*b*sinα、ここで、a および b は底面であり、α は底面 a と b の間の角度です。

S \u003d p * r、pは半周長、rは平行四辺形に内接する円の半径です。

ベクトル a と b によって形成される平行四辺形の面積は、指定されたベクトルの積の係数に等しくなります。つまり、次のようになります。

例 No. 1 を考えてみましょう: 辺が 7 cm、高さが 3 cm の平行四辺形が与えられています。平行四辺形の面積を求める方法には、解くための公式が必要です。

したがって、S= 7x3 となります。 S=21。 答え:21cm2です。

例 2 を考えてみましょう。底面は 6 および 7 cm、底面間の角度は 60 度です。 平行四辺形の面積はどうやって求めますか? 解くために使用される公式:

したがって、最初に角度の正弦を求めます。 サイン60 \u003d 0.5、それぞれS \u003d 6 * 7 * 0.5 \u003d 21 答え:21 cm 2。

これらの例が問題解決に役立つことを願っています。 そして、重要なのは公式の知識と注意力であることを忘れないでください。

平行四辺形とは何ですか? 平行四辺形は、対辺がペアごとに平行である四角形です。

1. 平行四辺形の面積は次の式で計算されます。

\[ \LARGE S = a \cdot h_(a)\]

どこ:
a は平行四辺形の辺、
h a は手前に描かれた高さです。

2. 平行四辺形の隣接する 2 つの辺の長さとそれらの間の角度がわかっている場合、平行四辺形の面積は次の式で計算されます。

\[ \LARGE S = a \cdot b \cdot sin(\alpha) \]

3. 平行四辺形の対角線が与えられ、それらの間の角度がわかっている場合、平行四辺形の面積は次の式で計算されます。

\[ \LARGE S = \frac(1)(2) \cdot d_(1) \cdot d_(2) \cdot sin(\alpha) \]

平行四辺形のプロパティ

平行四辺形では、対辺は等しい: \(AB = CD \) 、 \(BC = AD \)

平行四辺形では、対角は \(\angle A = \angle C \) 、 \(\angle B = \angle D \) になります。

交差する点での平行四辺形の対角線は \(AO = OC \) 、 \(BO = OD \) で二等分されます。

平行四辺形の対角線は、それを 2 つの等しい三角形に分割します。

1つの辺に隣接する平行四辺形の角度の合計は180°です。

\(\角度 A + \角度 B = 180^(o) \)、\(\角度 B + \角度 C = 180^(o)\)

\(\角度 C + \角度 D = 180^(o) \)、\(\角度 D + \角度 A = 180^(o)\)

平行四辺形の対角線と辺は、次の関係によって関連付けられます。

\(d_(1)^(2) + d_(2)^2 = 2a^(2) + 2b^(2) \)

平行四辺形では、高さの間の角度はその鋭角に等しくなります: \(\angle K B H =\angle A \) 。

平行四辺形の一辺に隣接する角の二等分線は互いに垂直です。

平行四辺形の対向する 2 つの角の二等分線は平行です。

平行四辺形の特徴

次の場合、四角形は平行四辺形です。

\(AB = CD \) および \(AB || CD \)

\(AB = CD \) および \(BC = AD \)

\(AO = OC \) および \(BO = OD \)

\(\角度 A = \角度 C \) および \(\角度 B = \角度 D \)

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平行四辺形の面積の公式

平行四辺形の面積は、その辺と手前まで下がった高さの積に等しい。

証拠

平行四辺形が長方形の場合、長方形の面積定理によって等式が満たされます。 さらに、平行四辺形の角が正しくないと仮定します。

$\angle BAD$ を、平行四辺形 $ABCD$ および $AD > AB$ の鋭角とする。 それ以外の場合は、頂点の名前を変更します。 次に、頂点 $B$ から線 $AD$ までの高さ $BH$ は、脚 $AH$ が斜辺 $AB$ より短いため、辺 $AD$ に当たります。また、$AB< AD$. Основание $K$ высоты $CK$ из точки $C$ на прямую $AB$ лежит на продолжении отрезка $AD$ за точку $D$, так как угол $\angle BAD$ острый, а значит $\angle CDA$ тупой. Вследствие параллельности прямых $BA$ и $CD$ $\angle BAH = \angle CDK$. В параллелограмме противоположные стороны равны, следовательно, по стороне и двум углам, треугольники $\triangle ABH = \triangle DCK$ равны.

平行四辺形$ABCD$の面積と長方形$HBCK$の面積を比べてみましょう。 平行四辺形の面積は、面積 $\triangle ABH$ だけ大きくなりますが、面積 $\triangle DCK$ だけ小さくなります。 これらの三角形は合同であるため、その面積も合同です。 これは、平行四辺形の面積が、辺が辺に長く、平行四辺形の高さが長い長方形の面積に等しいことを意味します。

辺と正弦に関する平行四辺形の面積の公式

平行四辺形の面積は、隣接する辺とそれらの間の角度の正弦の積に等しくなります。

証拠

辺 $AB$ に下がった平行四辺形 $ABCD$ の高さは、線分 $BC$ と角度 $\angle ABC$ の正弦の積に等しくなります。 前の主張を適用する必要があります。

対角線から見た平行四辺形の面積の公式

平行四辺形の面積は、対角線と対角線の間の角度の正弦の積の半分に等しくなります。

証拠

平行四辺形 $ABCD$ の対角線が点 $O$ で角度 $\alpha$ で交差するとします。 次に、平行四辺形プロパティによる $AO=OC$ と $BO=OD$ を示します。 $180^\circ$ になる角度の正弦は $\angle AOB = \angle COD = 180^\circ - \angle BOC = 180^\circ - \angle AOD$ です。 したがって、対角線の交点における角度のサインは $\sin \alpha$ に等しくなります。

$S_(ABCD)=S_(\三角AOB) + S_(\三角BOC) + S_(\三角COD) + S_(\三角AOD)$

面積測定の公理によると。 これらの三角形と対角線が交差するときの角度に、三角形の面積公式 $S_(ABC) = \dfrac(1)(2) \cdot AB \cdot BC \sin \angle ABC$ を適用します。 それぞれの辺は対角線の半分に等しく、正弦も等しいです。 したがって、4 つの三角形すべての面積は $S = \dfrac(1)(2) \cdot \dfrac(AC)(2) \cdot \dfrac(BD)(2) \cdot \sin \alpha = \dfrac( AC \ cdot BD)(8) \sin \alpha$。 上記をすべてまとめると、次のようになります。

$S_(ABCD) = 4S = 4 \cdot \dfrac(AC \cdot BD)(8) \sin \alpha = \dfrac(AC \cdot BD \cdot \sin \alpha)(2)$

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