试一下这个东西
看看是什么情况 $QAQ$
因为打 $\LaTeX$ 打角度不太舒服,所以可能会用点弧度制表示什么什么的。
by $wcy$
三角形。。。
【全凭自己空想得出来的神奇系】
三角形是一种十分基础的结构。
在已经确定三边长度之后可以唯一确定一个三角形。
证明……这应该是 $SSS$ 公理吧。
如果已经确定三边长度当然可以。(下划另外几种)
如果确定两边长度及两边夹角,那么也可以唯一确定三角形。
$SAS$ 公理。
其实给定任何一样东西都可以确定一个解集。比如说。。
什么也不给的话。。那么就是所有三角形都可以满足要求。
暂时设这个集合为 $\mathcal{T}.$
说这个三角形的两条边长为 $a,b.$
不妨设 $a\leq b$
那么得到的三角形集合中,
可以发现三边集是 $\{a,b,c\}.$
其中 $b-a\leq c\leq b+a$
说这个三角形两个角分别为 $\alpha, \beta.$
那么不难发现剩下的角 $\gamma = \pi-\alpha-\beta$
然后确定一条边就可以直接表示出另外两条边,所以这个集合里面的三角形三边一定是满足 某种规律 的。
显然这和三角函数有关,所以直接跳过。
发现 $SSA$ 的双值性。如下。
让绿色的角为定角,有两个三角形满足条件。
(下滑看神奇的东西)
但是也可以见得,如果圆心所在的那条线段抬高一点,那么下方两点会不断收束,而在一定情况下 两点相交
这有什么用呢?
$\mathcal{HL}$ 不就是这样说的嘛?所以在这个时候取得唯一解。
为什么呢?可以给下方两点距离看作一个 $|y-x|$。当 $y=x$ 的时候这个绝对值值是唯一的 $0$ 啊。
这是一件很美妙的事情呢。
“形状和面积确定的三角形全等。”
那么考虑利用三顶点位置确定三角形面积。
如果算出顶点距离然后用后面的方法算实在是有些暴殄天物。
所以考虑四年级数学老师讲的不太好证明的定理。
(下滑查看)
不仅是三角形,对任意格点多边形有效。
数出三角形内部的格点数量 $n$ ,然后数一下在边上的格点数量 $m.$
此时三角形面积
$$S=n+\dfrac{m}{2}-1.$$
证明略。美丽的梦境不必去解。
当然你也可以借助坐标系的力量用两点距离 $$dis((x,y),(x',y'))=\sqrt{(x-x')^2+(y-y')^2}$$ 去算距离。但是这不太优雅呢。
如果真的只知道三边呢?你可以把一个顶点架在原点然后数格点嘛。但是有的时候这会很麻烦。
考虑海伦公式或者向量积。
先说说海伦公式:
设三边长度分为 $a,b,c.$
令 $p=\dfrac{a+b+c}{2},$
$$S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$$
向量积?放底下了。
任意多边形在知道各点坐标之后都可以向量积。
但是我懒得打 $\LaTeX.$ 人话我忘记了。
那么问题就来了,海伦公式应该怎么证明呢?
$$h^2 = a^2-x^2, (c-x)^2+h^2=b^2. *$$
将 $*$ 代入 $\#$ 得到 $(c-x)^2+h^2=b^2. \#$
那么 $c^2-2cx+a^2=b^2$ 解得 $x=\dfrac{c^2+a^2-b^2}{2c}$ 代入 $*$ 得
$$h=\sqrt{a^2-\left(\dfrac{c^2+a^2-b^2}{2c} \right)}$$
由 $S=\dfrac{ch}{2}$ 得, $$\begin{aligned} S&=\dfrac{1}{2}c\sqrt{a^2-\left(\dfrac{c^2+a^2-b^2}{2c}\right)}\\ &=\sqrt{\dfrac{a^2c^2}{4}-\dfrac{(c^2+a^2-b^2)^2}{4^2}}\\ &=\sqrt{\left(\dfrac{a^2c^2}{2}\right)^2-\left(\dfrac{c^2+a^2-b^2}{4}\right)^2}\\ &=\sqrt{\left(\dfrac{ac}{2}-\dfrac{c^2+a^2-b^2}{2}\right)\left(\dfrac{ac}{2}+\dfrac{c^2+a^2-b^2}{2}\right)} \end{aligned}$$
刚刚的平方差公式一定很巧妙吧?下面还有更加优美的通分。 $$\begin{aligned} S&=\left[\dfrac{b^2-(a-c)^2}{4}\right]\left[\dfrac{(a+c)^2-b^2}{4}\right]\\ &=\left[\dfrac{b-a+c}{2}\right]\left[\dfrac{b+a-c}{2}\right]\left[\dfrac{a+c-b}{2}\right]\left[\dfrac{a+b+c}{2}\right] \end{aligned}$$ 已经这个样子了。。 $$\texttt{Solved!!}$$ 代码见右。
那么如果只确定两条边和之的夹角呢?
显然这样的三角形也是唯一确定的。
那么这样的话怎样求三角形面积呢?
先考虑怎么求特殊角度。