【高校数学Ⅰ】3-4-1 三角形の面積|要点まとめ
このページでは、高校数学Ⅰの「三角形の面積」について解説しています。三角比を使った面積の公式、ヘロンの公式、角の二等分線の長さの求め方を整理し、図や例題を通して基礎から応用まで学べる内容です。定期テストや大学入試対策にも役立ちます。
三角形の面積|三角比を用いた公式
【三角形の面積】
\(△ABC\)の面積を\(S\)とする。
\(\displaystyle S=\frac{1}{2}bc\sin A\)
【例題】\(a=3,b=4,C=30^{\circ}\)の\(△ABC\)の面積\(S\)を求めなさい。
\(\displaystyle S=\frac{1}{2}\times3\times4\sin30^{\circ}\)
\(\displaystyle \ \ =6\times\left(\frac{1}{2}\right)\)
\(\ \ =3\)
\(\displaystyle \ \ =6\times\left(\frac{1}{2}\right)\)
\(\ \ =3\)
ヘロンの公式|辺の長さから面積を求める方法
【ヘロンの公式】
\(△ABC\)の面積を\(S\)とする。
\(S=\sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}\)
ただし、\(\displaystyle s=\frac{a+b+c}{2}\)
【例題】\(a=4,b=5,c=7\)の\(△ABC\)の面積\(S\)を求めなさい。
\(\displaystyle s=\frac{4+5+7}{2}=8\)
よって、
\(S=\sqrt{8(8-4)(8-5)(8-7)}\)
\(\ \ =\sqrt{96}\)
\(\ \ =4\sqrt{6}\)
よって、
\(S=\sqrt{8(8-4)(8-5)(8-7)}\)
\(\ \ =\sqrt{96}\)
\(\ \ =4\sqrt{6}\)
角の二等分線の長さ|公式と計算の仕方
【例題】\(△ABC\)において、\(b=3,c=4,A=60^{\circ}\)、\(∠A\)の二等分線と辺\(BC\)の交点を\(D\)とする。
(1)\(△ABC\)の面積\(S\)を求めなさい。
\(\displaystyle S=\frac{1}{2}\times3\times4\sin60^{\circ}\)
\(\displaystyle \ \ =6\times\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)\)
\(\ \ =3\sqrt{3}\)
\(\displaystyle \ \ =6\times\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)\)
\(\ \ =3\sqrt{3}\)
(2)辺\(AD\)を求めなさい。
\(AD=x\)とおく。
\(△ABD\)の面積を\(S_{1}\)とすると、
\(\displaystyle S_{1}=\frac{1}{2}\times4\times x\sin30^{\circ}\)
\(\displaystyle \ \ \ \ =2x\times\left(\frac{1}{2}\right)\)
\(\ \ \ \ =x\)
\(△ACD\)の面積を\(S_{2}\)とすると、
\(\displaystyle S_{2}=\frac{1}{2}\times3\times x\sin30^{\circ}\)
\(\displaystyle \ \ \ \ =\frac{3}{2}x\times\left(\frac{1}{2}\right)\)
\(\displaystyle \ \ \ \ =\frac{3}{4}x\)
\(S=S_{1}+S_{2}\)より、
\(\displaystyle 3\sqrt{3}=x+\frac{3}{4}x\)
\(\displaystyle x=\frac{12\sqrt{3}}{7}\)
よって、
\(\displaystyle AD=\frac{12\sqrt{3}}{7}\)
\(△ABD\)の面積を\(S_{1}\)とすると、
\(\displaystyle S_{1}=\frac{1}{2}\times4\times x\sin30^{\circ}\)
\(\displaystyle \ \ \ \ =2x\times\left(\frac{1}{2}\right)\)
\(\ \ \ \ =x\)
\(△ACD\)の面積を\(S_{2}\)とすると、
\(\displaystyle S_{2}=\frac{1}{2}\times3\times x\sin30^{\circ}\)
\(\displaystyle \ \ \ \ =\frac{3}{2}x\times\left(\frac{1}{2}\right)\)
\(\displaystyle \ \ \ \ =\frac{3}{4}x\)
\(S=S_{1}+S_{2}\)より、
\(\displaystyle 3\sqrt{3}=x+\frac{3}{4}x\)
\(\displaystyle x=\frac{12\sqrt{3}}{7}\)
よって、
\(\displaystyle AD=\frac{12\sqrt{3}}{7}\)
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