Докажите формулу Герона, используя теорему Пифагора.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Формула Герона используется для вычисления площади треугольника по длинам его сторон. Формула имеет вид:

[S = \sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}]

где (a), (b) и (c) - длины сторон треугольника, (p) - полупериметр треугольника ((p = \frac{a + b + c}{2})), (S) - площадь треугольника.

Доказательство формулы Герона можно провести с использованием теоремы Пифагора. Рассмотрим прямоугольный треугольник со сторонами (a), (b) и (c), где (c) - гипотенуза.

Используя теорему Пифагора, получаем следующее равенство
[c^2 = a^2 + b^2]

Выразим длины сторон (a) и (b) через (c)
[a = c \cdot \sin{\alpha}
[b = c \cdot \sin{\beta}]

где (\alpha) и (\beta) - углы между гипотенузой и катетами треугольника.

Теперь вычислим площадь треугольника по формуле Герона
[S = \sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}
[S = \sqrt{\frac{a + b + c}{2} \cdot \frac{a + b - c}{2} \cdot \frac{b + c - a}{2} \cdot \frac{a + c - b}{2}}]

Подставляем выражения для (a) и (b)
[S = \sqrt{\frac{c \cdot \sin{\alpha} + c \cdot \sin{\beta} + c}{2} \cdot \frac{c \cdot \sin{\alpha} + c \cdot \sin{\beta} - c}{2} \cdot \frac{c \cdot \sin{\beta} + c - c \cdot \sin{\alpha}}{2} \cdot \frac{c \cdot \sin{\alpha} + c - c \cdot \sin{\beta}}{2}}]

Упрощаем выражение
[S = \sqrt{\frac{c(\sin{\alpha} + \sin{\beta} + 1)\cdot (-\sin{\alpha} - \sin{\beta} + 1)\cdot (\sin{\beta} + 1 + \cos{\alpha})\cdot (\sin{\alpha} + 1 + \cos{\beta})}{4}}]

Так как (\sin{\alpha} = \frac{a}{c}) и (\sin{\beta} = \frac{b}{c}), можем продолжить упрощение
[S = \sqrt{\frac{c(\frac{a}{c} + \frac{b}{c} + 1)\cdot (-\frac{a}{c} - \frac{b}{c} + 1)\cdot (\frac{b}{c} + 1 + \cos{\alpha})\cdot (\frac{a}{c} + 1 + \cos{\beta})}{4}}
[S = \sqrt{\frac{(a + b + c)(a + b - c)(b + c - a)(a + c - b)}{4c}}]

Таким образом, мы доказали формулу Герона с использованием теоремы Пифагора.