Τρίγωνο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Ένα ευκλείδειο τρίγωνο.

Tο τρίγωνο είναι ένα από τα βασικά σχήματα στην γεωμετρία. Ορίζεται ως μια κλειστή τεθλασμένη γραμμή τριών σημείων. Έτσι, το τρίγωνο έχει τρεις πλευρές, αυτές που ορίζονται ανά δύο από τα σημεία και τρεις γωνίες, τις κυρτές που ορίζονται ανά δύο από τις πλευρές. Ένα τρίγωνο με κορυφές A,B,C συμβολίζεται με \triangle ABC. Δευτερεύοντα στοιχεία του τριγώνου είναι τα ύψη, οι διχοτόμοι και οι διάμεσοι. Πρόκειται για το μοναδικό σχήμα που έδωσε το όνομά του σε ένα ολόκληρο μαθηματικό κλάδο, την Τριγωνομετρία, γεγονός που καταδεικνύει τη σπουδαιότητά του.

Στην Ευκλείδεια γεωμετρία οποιαδήποτε τρία σημεία, μη συνευθειακά, καθορίζουν ένα μοναδικό τρίγωνο και ένα μοναδικό επίπεδο (δηλαδή ένα δισδιάστατο Ευκλείδειο χώρο).

Πίνακας περιεχομένων

Τύποι τριγώνων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση τα μήκη των πλευρών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ταξινόμηση των τριγώνων με βάση τα κύρια στοιχεία τους.

Τα τρίγωνα μπορούν να ταξινομηθούν συγκρίνοντας τις πλευρές μεταξύ τους:

  • Σκαληνό: όταν όλες οι πλευρές του είναι άνισες [1] ή ισοδύναμα όλες οι γωνίες του είναι άνισες. Τα ορθογώνια τρίγωνα είναι σκαληνά, αν και μόνον εάν δεν είναι ισοσκελή.
  • Ισοσκελές:όταν δύο από τις πλευρές του είναι ίσες. [note 1][2] Ένα ισοσκελές έχει και δύο γωνίες ίσες: είναι οι γωνίες που βρίσκονται απέναντι από τις δύο ίσες πλευρές. Αυτό είναι το θεώρημα του ισοσκελούς τριγώνου του Ευκλείδη. Μερικοί μαθηματικοί ορίζουν ένα ισοσκελές τρίγωνο να έχει ακριβώς δύο ίσες πλευρές, ενώ άλλοι ορίζουν ένα ισοσκελές τρίγωνο να έχει τουλάχιστον δύο ίσες πλευρές. [2] Ο δεύτερος ορισμός κάνει όλα τα ισόπλευρα τρίγωνα να είναι και ισοσκελή. Ένα ισοσκελές και ορθογώνιο τρίγωνο θα έχει γωνίες 45-90-45.
  • Ισόπλευρο:όταν όλες οι πλευρές έχουν το ίδιο μήκος. Ένα ισόπλευρο τρίγωνο είναι ένα κανονικό πολύγωνο με όλες τις γωνίες του ίσες με 60°. [3]


Equilateral Triangle Isosceles triangle Scalene triangle
Ισόπλευρο Ισοσκελές Σκαλινό


Σε διαγράμματα που παρουσιάζουν τρίγωνα (και άλλα γεωμετρικά σχήματα), τα σημάδια Ι, ΙΙ, ΙΙΙ, ΙV, κλπ κατά μήκος των πλευρών χρησιμοποιούνται για να υποδηλώσουν ισομήκεις πλευρές. (Tο ισόπλευρο τρίγωνο έχει ίδιο σημάδι υποδιαίρεσης και στις 3 πλευρές, το ισοσκελές στις 2 πλευρές ενώ το σκαληνό έχει διαφορετικά σημάδια υποδιαίρεσης, δηλώνοντας έτσι ότι δεν έχει ίσες πλευρές.) Ομοίως τα τόξα στο εσωτερικό των κορυφών χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν ίσες γωνίες.

Με βάση τις εσωτερικές γωνίες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα τρίγωνα μπορούν επίσης να ταξινομηθούν σύμφωνα με τις εσωτερικές γωνίες τους:

  • Ορθογώνιο: το τρίγωνο το οποίο έχει μία από τις εσωτερικές γωνίες του ίση με 90° (ορθή γωνία). Η πλευρά απέναντι από την ορθή γωνία είναι η υποτείνουσα πλευρά και είναι η μεγαλύτερη πλευρά του ορθογώνιου τριγώνου. Οι άλλες δύο πλευρές λέγονται κάθετες πλευρές.[4]

Τα ορθογώνια τρίγωνα υπακούουν στο πυθαγόρειο θεώρημα: το άθροισμα των τετραγώνων των μηκών των δύο καθέτων πλευρών είναι ίσο με το τετράγωνο του μήκους της υποτείνουσας: a2 + b2 = c2 όπου a, b είναι τα μήκη των καθέτων και c είναι το μήκος της υποτείνουσας. Ειδικές περιπτώσεις ορθογωνίων είναι:

  • Τα ορθογώνια με μήκη πλευρών ακέραιους αριθμούς, πχ με πλευρές 3-4-5 όπου 32 + 42 = 52. Tο 3, 4 και 5 αποτελούν μία πυθαγόρεια τριάδα.
  • Τα ορθογώνια και ισοσκελή τρίγωνα με a = b θα έχουν γωνίες 45-45-90.
  • Τα ορθογώνια με a = 2b θα έχουν γωνίες 30-60-90.

'Ενα μη ορθογώνιο τρίγωνο καλείται πλάγιο (oblique).

  • Αμβλυγώνιο: το τρίγωνο το οποίο έχει μια εσωτερική γωνία μεγαλύτερη από 90°. Αν c είναι η μεγαλύτερη πλευρά τότε a2 + b2 < c2.
  • Οξυγώνιο:το τρίγωνο που έχει όλες τις εσωτερικές γωνίες του μικρότερες από 90°. Αν c είναι η μεγαλύτερη πλευρά τότε a2 + b2 > c2.

Ένα τρίγωνο που έχει δύο γωνίες με το ίδιο μέτρο έχει επίσης δύο πλευρές με το ίδιο μήκος, και επομένως είναι ένα ισοσκελές τρίγωνο. Προκύπτει ότι σε ένα τρίγωνο, όπου όλες οι γωνίες έχουν το ίδιο μέτρο, και οι τρεις πλευρές έχουν το ίδιο μήκος, συνεπώς είναι ισόπλευρο.

Right triangle Obtuse triangle Acute triangle
Ορθογώνιο Αμβλυγώνιο Οξυγώνιο
  \underbrace{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad}_{}
  Πλάγια

Βασικά στοιχεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τρίγωνο με εξωτερική γωνία d.

Τα τρίγωνα θεωρούνται στοιχεία δύο διαστάσεων εκτός και αν το κείμενο ορίζει διαφορετικά (βλέπε μη-επίπεδα τρίγωνα, παρακάτω). Τα πρώτα στάδια παρουσιάστηκαν από τον Ευκλείδη στα βιβλία 1-4 των Στοιχείων του, γύρω στο 300 π.Χ.


Σε ένα τρίγωνο εάν προσθέσετε τα μέτρα των γωνιών προκύπτει 180° (χρησιμοποιήθηκε ίδιο χρώμα για τις ίσες γωνίες).

Εάν προσθέσουμε τις γωνίες ενός τριγώνου που ανήκει σε ένα επίπεδο (δηλ. ευκλείδειο χώρο) το άθροισμα τους είναι πάντα 180°. [5] Αυτό επιτρέπει να βρούμε το μέτρο μίας γωνίας εάν μας δίνονται τα μέτρα των άλλων δύο. Μία εξωτερική γωνία αποτελείται από τη μία πλευρά της εσωτερικής γωνίας και την προέκταση της άλλης πλευράς, είναι επομένως παραπληρωματική (supplementary) προς την αντίστοιχη εσωτερική γωνία. Το μέτρο της εξωτερικής γωνίας ενός τριγώνου είναι ίσο με το άθροισμα των δύο εσωτερικών γωνιών που δεν είναι παραπληρωματικές με αυτήν. Αυτό είναι το θεώρημα της εξωτερικής γωνίας. Το άθροισμα των τριών εξωτερικών γωνιών του κάθε τριγώνου είναι 360°. [note 2]

Όμοια και ίσα τρίγωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κριτήριο πλευράς-γωνίας-πλευράς.
Κριτήριο γωνίας-πλευράς-γωνίας.

Δύο τρίγωνα λέγονται όμοια, αν κάθε γωνία ενός τριγώνου έχει το ίδιο μέτρο με την αντίστοιχη γωνία στο άλλο τρίγωνο. Οι αντίστοιχες πλευρές των όμοιων τριγώνων θα έχουν μήκη ανάλογα.

Μερικά θεωρήματα για όμοια τρίγωνα:

  • Εάν δύο γωνίες του ενός είναι ίσες με τις αντίστοιχες γωνίες στο άλλο, τα τρίγωνα είναι όμοια.
  • Εάν δύο πλευρές του ενός είναι ανάλογες με τις αντίστοιχες στο άλλο και η περιχόμενη αυτών των πλευρών γωνία είναι ίση με την αντίστοιχή της, τότε τα τρίγωνα είναι όμοια. (Η περιεχόμενη γωνία για οποιαδήποτε δύο πλευρές ενός πολυγώνου είναι η εσωτερική γωνία μεταξύ των δύο πλευρών).
  • Εάν τρεις πλευρές του ενός είναι ανάλογες με τις αντίστοιχες στο άλλο, τότε τα τρίγωνα είναι όμοια. [note 3]

Δύο τρίγωνα είναι ίσα όταν έχουν τα κύρια στοιχεία τους ίσα, δηλαδή όταν όλες οι πλευρές και οι γωνίες είναι ίσες μία προς μία. [note 4]

Μερικά θεωρήματα για ίσα τρίγωνα:

Κριτήριο πλευράς-γωνίας-πλευράς: Δύο τρίγωνα είναι ίσα αν έχουν δύο πλευρές ίσες μία προς μία και την περιεχόμενή τους γωνία ίση με την αντίστοιχή της.

Απόδειξη: Ας είναι ΑΒΓ και ΔΕΖ τρίγωνα για τα οποία ισχύει ΑΒ = ΔΕ, ΑΓ = ΔΖ και Α = Δ (ισότητα γωνιών). Μετατοπίζουμε το τρίγωνο ΑΒΓ έτσι ώστε να ταυτιστούν οι ημιευθείες ΑΒ και ΔΕ. Από την ισότητα των γωνιών θα έχουμε και ταύτιση των ημιευθειών ΑΓ και ΔΖ. Από τις ισότητες των πλευρών τότε θα έχουμε ταύτιση του Β με το Ε και του Γ με το Ζ. Συνεπώς τα τρίγωνα είναι ίσα.

Κριτήριο γωνίας-πλευράς-γωνίας: Δύο τρίγωνα είναι ίσα αν έχουν μία πλευρά και δύο προσκείμενες στην πλευρά γωνίες ίσες με τις αντίστοιχές τους.

Απόδειξη: Έστω τρίγωνα ΑΒΓ και ΔΕΖ με Β = Ε (ισότητα γωνιών), Γ = Ζ (ισότητα γωνιών) και ΒΓ = ΕΖ. Αρκεί να δείξουμε ότι ΑΒ = ΔΕ, οπότε σύμφωνα με το κριτήριο πλευράς-γωνίας-πλευράς θα είναι ίσα. Θα το δείξουμε με απαγωγή σε άτοπο: Υποθέτουμε ότι ΑΒ > ΔΕ. Θα υπάρχει στην ΑΒ σημείο Η τέτοιο ώστε ΗΒ = ΔΕ. Θεωρούμε την ΗΓ. Επειδή το Η είναι εσωτερικό σημείο του ευθύγραμμου τμήματος ΑΒ, θα είναι ΗΓΒ < Γ (ανισότητα γωνιών). Τα ΗΒΓ και ΔΕΖ θα είναι ίσα σύμφωνα με το κριτήριο πλευράς-γωνίας-πλευράς, συνεπώς θα είναι και ΗΓΒ = Ζ (ισότητα γωνιών), που είναι άτοπο επειδή Ζ = Γ > ΗΓΒ (ανισότητα γωνιών). Ανάλογη απόδειξη ισχύει και στη περίπτωση που υποθέσουμε ότι ΑΒ < ΔΕ.

Σημείωση: αν και οι δύο γωνίες δεν είναι προσκείμενες στην πλευρά, πχ Α=Δ και Β=Ε τότε Γ = 180-Α-Β = 180-Δ-Ε = Ζ και τα τρίγωνα είναι ίσα. Δηλ. μία πλευρά και δύο γωνίες είναι αρκετό.

Κριτήριο πλευράς-πλευράς-πλευράς.

Κριτήριο πλευράς-πλευράς-πλευράς: Δύο τρίγωνα είναι ίσα αν έχουν τις τρεις πλευρές τους ίσες μία προς μία.

Απόδειξη: Έστω τρίγωνα ΑΒΓ και ΔΕΖ με ΑΒ = ΔΕ, ΒΓ = ΕΖ και ΑΓ = ΔΖ. Αρκεί να δείξουμε ότι Α = Δ (ισότητα γωνιών), οπότε με το κριτήριο πλευράς-γωνίας-πλευράς θα είναι ίσα. Φέρνουμε την ημιευθεία Εχ έτσι ώστε ΖΕχ = Β (ισότητα γωνιών). Στην Εχ θεωρούμε το σημείο Η για το οποίο ΗΕ = ΑΒ. Θεωρούμε επίσης τα ευθύγραμμα τμήματα ΖΗ και ΔΗ. Τα τρίγωνα ΑΒΓ και ΗΕΖ είναι ίσα από το κριτήριο πλευράς-γωνίας-πλευράς, έτσι θα έχουν ΗΖ = ΑΓ και Η = Α (ισότητα γωνιών). Τα τρίγωνα ΕΔΗ και ΖΔΗ είναι ισοσκελή, συνεπώς έχουμε Δ1 = Η1 και Δ2 = Η2 (ισότητες γωνιών). Συνεπώς έχουμε Α = Η = Η1 + Η2 = Δ1 + Δ2 = Δ.

Ειδικά για τα ορθογώνια τρίγωνα, τα κριτήρια απλοποιούνται σε δύο: πλευράς - οξείας γωνίας και πλευράς - πλευράς.

Χρησιμοποιώντας τα ορθογώνια τρίγωνα και την έννοια της ομοιότητας, μπορούν να οριστούν οι τριγωνομετρικές συναρτήσεις ημίτονο και συνημίτονο. Αυτές είναι συναρτήσεις της γωνίας που διερευνώνται στην τριγωνομετρία.

Ορθογώνια τρίγωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το πυθαγόρειο θεώρημα

Ένα βασικό θεώρημα είναι το Πυθαγόρειο θεώρημα, το όποιο δηλώνει ότι σε κάθε ορθογώνιο τρίγωνο, το τετράγωνο του μήκους της υποτείνουσας ισούται με το άθροισμα των τετραγώνων των μηκών των άλλων δύο πλευρών. Εάν η υποτείνουσα έχει μήκος c, και οι άλλες δύο πλευρές έχουν μήκη a και b, τότε το θεώρημα είναι:

a^2 + b^2 = c^2.\,


Ισχύει και το αντίστροφο. Δηλαδή αν τα μήκη των πλευρών ενός τριγώνου ικανοποιούν την παραπάνω εξίσωση, τότε το τρίγωνο έχει μια ορθή γωνία απέναντι από την πλευρά c.

Ορισμένα άλλα στοιχεία για τα ορθογώνια τρίγωνα:

  • Οι οξείες γωνίες ενός ορθογωνίου τριγώνου είναι συμπληρωματικές (complementary).
a + b + 90^{\circ} = 180^{\circ} \Rightarrow a + b = 90^{\circ} \Rightarrow a = 90^{\circ} - b
  • Αν οι κάθετες ενός ορθογωνίου τριγώνου έχουν το ίδιο μήκος, τότε οι γωνίες απέναντι από αυτές θα έχουν το ίδιο μέτρο. Δεδομένου ότι αυτές οι γωνίες είναι συμπληρωματικές, προκύπτει ότι κάθε μια από αυτές θα ισούται με 45°. Από το Πυθαγόρειο θεώρημα προκύπτει ότι το μήκος της υποτείνουσας είναι το μήκος της καθέτου επί √2.
  • Σε ένα ορθογώνιο τρίγωνο με γωνίες Α=30° και Β=60°, η υποτείνουσα θα έχει διπλάσιο μήκος από το μήκος της μικρότερης καθέτου a, και η μεγαλύτερη κάθετος b είναι ίση με το μήκος τις μικρότερης επί √3:
c = 2a\,
b = a\times\sqrt{3}.


Για όλα τα τρίγωνα, οι γωνίες και οι πλευρές σχετίζονται με τους κανόνες των ημιτόνων και των συνημίτονων.

Ύπαρξη τριγώνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αν από τρία μη συνευθειακά σημεία σχεδιάσω τρίγωνο, τότε το άθροισμα των μηκών δύο οποιωνδήποτε πλευρών του είναι πάντα μεγαλύτερο από το μήκος της τρίτης πλευράς. Ισχύει και το αντίστροφο. Η αρχή αυτή είναι γνωστή ως τριγωνική ανισότητα. Η ισότητα ισχύει όταν τα σημεία είναι συνευθειακά (εκφυλισμένο τρίγωνο). Αν δύο ευθ.τμήματα έχουν άθροισμα μικρότερο από τρίτο, δεν μπορεί να κατασκευαστεί τρίγωνο με αυτά.

Τριγωνομετρικοί όροι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τρεις θετικές γωνίες α, β και γ, όπου η καθεμία είναι μικρότερη από 180°, είναι οι γωνίες ενός τριγώνου, αν και μόνον αν ισχύει μία από τις ακόλουθες συνθήκες:[6]

\tan{\frac{\alpha}{2}}\tan{\frac{\beta}{2}}+\tan{\frac{\beta}{2}}\tan{\frac{\gamma}{2}}+\tan{\frac{\gamma}{2}}\tan{\frac{\alpha}{2}}=1,
\sin^2{\frac{\alpha}{2}}+\sin^2{\frac{\beta}{2}}+\sin^2{\frac{\gamma}{2}}+2\sin{\frac{\alpha}{2}}\sin{\frac{\beta}{2}}\sin{\frac{\gamma}{2}}=1.

Σημεία, γραμμές και κύκλοι που συνδέονται με ένα τρίγωνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχουν εκατοντάδες διαφορετικές κατασκευές που βρίσκουν ένα ειδικό σημείο (και συχνά εσωτερικό του τριγώνου), που ικανοποιεί μία μοναδική ιδιότητα. Συχνά αυτά τα σημεία κατασκευάζονται βρίσκοντας τρεις ευθείες που σχετίζονται με συμμετρικό τρόπο με τις τρεις πλευρές ή κορυφές και μετά αποδεικνύουμε ότι οι τρεις ευθείες συναντιούνται σε ένα μοναδικό σημείο: ένα σημαντικό εργαλείο για την απόδειξη της ύπαρξης αυτών είναι το θεώρημα Ceva, το οποίο δίνει ένα κριτήριο για το πότε τρεις τέτοιες ευθείες συντρέχουν. Όμοια, ευθείες που συνδέονται με ένα τρίγωνο κατασκευάζονται συχνά, βρίσκοντας ότι τρία συμμετρικά κατασκευασμένα σημεία είναι συγγραμμικά: εδώ το θεώρημα του Μενελάου μας δίνει ένα χρήσιμο γενικό κριτήριο. Εδώ θα δείξουμε λίγες μόνο τέτοιες κατασκευές, αυτές που συναντάμε συχνότερα.

Το σημείο τομής των διχοτόμων είναι το έγκεντρο.

Μία διχοτόμος ενός τριγώνου είναι μια ευθεία που διέρχεται από μία κορυφή και χωρίζει την αντίστοιχη γωνία στην μέση. Οι τρεις διχοτόμοι τέμνονται σε ένα μοναδικό σημείο I (ή Χ1), στο έγκεντρο (incenter), δηλαδή το κέντρο του εγγεγραμμένου στο τρίγωνο κύκλου. Ο εγγεγραμμένος κύκλος είναι ο κύκλος που βρίσκεται στο εσωτερικό του τριγώνου και εφάπτεται και στις τρεις πλευρές. Υπάρχουν και τρεις άλλοι σημαντικοί κύκλοι: ο παρεγγεγραμμένος κείται έξω από το τρίγωνο και εφάπτεται σε μια πλευρά, καθώς και στις προεκτάσεις των άλλων δύο. Τα κέντρα του εγγεγραμμένου και των παραγεγραμμένων κύκλων σχηματίζουν ένα ορθοκεντρικό σύστημα.


To σημείο τομής των διάμεσων είναι το βαρύκεντρο.

Μία διάμεσος ενός τριγώνου είναι μια ευθεία που διέρχεται από μια κορυφή και το μέσο (το σημείο που χωρίζει σε δύο ίσα τμήματα) της απέναντι πλευράς, και διαιρεί το τρίγωνο σε δύο ίσου εμβαδού περιοχές. Οι τρεις διάμεσοι τέμνονται σε ένα μοναδικό σημείο G (ή X2), το βαρύκεντρο του τριγώνου. Το βαρύκεντρο ενός άκαμπτου τριγωνικού αντικειμένου είναι επίσης το κέντρο βάρους (μάζας) του: το αντικείμενο δηλ. μπορεί να ισορροπήσει σε αυτό, μέσα σε ένα ομοιόμορφο πεδίο βαρύτητας. Το βαρύκεντρο χωρίζει κάθε διάμεσο σε δύο τμήματα με αναλογία 2:1. Συγκεκριμένα η απόσταση του βαρύκεντρου από την κορυφή είναι διπλάσια από την απόσταση του βαρύκεντρου από το μέσο της απέναντι πλευράς.


Το σημείο τομής των μεσοκαθέτων είναι το περίκεντρο.

Μία μεσοκάθετη σε μία πλευρά του τριγώνου είναι μια ευθεία που διέρχεται από το μέσο της πλευράς και είναι κάθετη σε αυτή, δηλαδή σχηματίζει ορθή γωνία με αυτή. Οι τρεις μεσοκάθετοι συναντιούνται σε ένα μοναδικό σημείο O (ή X3), το οποίο είναι το περίκεντρο (circumcenter) του τριγώνου. Αυτό το σημείο είναι το κέντρο του περιγεγραμμένου κύκλου, του κύκλου δηλαδή που διέρχεται από τις τρεις κορυφές. Η διάμετρος αυτού του κύκλου μπορεί να βρεθεί από το νόμο των ημιτόνων.

Αν το περίκεντρο βρίσκεται επάνω σε μία πλευρά τότε αυτή θα είναι διάμετρος και από σχετικό θεώρημα προκύπτει ότι η απέναντι γωνία θα είναι ορθή. Εάν το περίκεντρο βρίσκεται μέσα στον τρίγωνο τότε αυτό είναι οξυγώνιο, εάν όμως βρίσκεται έξω τότε είναι αμβλυγώνιο.


Το σημείο τομής των υψών είναι το ορθόκεντρο.

Το ύψος ενός τριγώνου είναι μια ευθεία που διέρχεται από μία κορυφή και είναι κάθετη στην απέναντι πλευρά (δηλαδή σχηματίζουν μια ορθή γωνία). Η απέναντι πλευρά καλείται βάση ως προς το ύψος αυτό και το σημείο όπου το ύψος τέμνει τη βάση ονομάζεται ίχνος του ύψους αυτού. Το μήκος του ύψους είναι η απόσταση της κορυφής από τη βάση. Τα τρία ύψη τέμνονται σε ένα μοναδικό σημείο H (ή X4), που ονομάζεται ορθόκεντρο του τριγώνου.

Το ορθόκεντρο βρίσκεται μέσα στο τρίγωνο αν και μόνο αν αυτό είναι οξυγώνιο.


Τα μέσα των πλευρών αποτελούν τον κύκλο των εννέα σημείων. Τα ίχνη των υψών βρίσκονται επάνω σε αυτόν. Επίσης τα μέσα των ΑΗ, ΒΗ, CH.

Τα μέσα των τριών πλευρών και τα ίχνη των τριών υψών βρίσκονται σε έναν μοναδικό κύκλο, τον κύκλο των εννέα σημείων του τριγώνου. Τα υπόλοιπα τρία σημεία είναι τα μέσα των τμημάτων των υψών μεταξύ των κορυφών και του ορθοκέντρου. Ο κύκλος των εννέα σημείων εφάπτεται με τον εγγεγραμμένο κύκλο (στο σημείο Feuerbach) και τους τρεις παρεγγεγραμένους. Η ακτίνα του κύκλου των εννέα σημείων είναι το μισό της ακτίνας του περιγεγραμμένου κύκλου. To κέντρο του συμβολίζεται με Ν (ή X5).


Το ορθόκεντρο (μπλε) και το περίκεντρο (πράσινο) ορίζουν την ευθεία Euler (κόκκινη) που επάνω της βρίσκεται το κέντρο του κύκλου των εννέα σημείων (κόκκινο) και το βαρύκεντρο (πορτοκαλί)

Tο ορθόκεντρο H και το περίκεντρο O σχηματίζουν μία ευθεία γνωστή ως η ευθεία του Euler (κόκκινη γραμμή). Το κέντρο του κύκλου των εννέα σημείων Ν βρίσκεται επάνω στην ευθεία Euler, στο μέσο μεταξύ του ορθοκέντρου και του περικέντρου, δηλ. ΝΗ = ΝΟ. Το βαρύκεντρο βρίσκεται επίσης επάνω στην ευθεία Εuler και η απόσταση του βαρυκέντρου από το ορθόκεντρο είναι διπλάσια της απόστασης του βαρυκέντρου από το περίκεντρο, δηλ. GH = 2GO.


Το κέντρο του εγγεγραμμένου κύκλου I γενικά δεν βρίσκεται στην ευθεία του Euler.


Αν κάποιος πάρει το συμμετρικό της διαμέσου ως προς τη διχοτόμο που περνά από την ίδια κορυφή, τότε λαμβάνεται η συμμετρoδιάμεσος (symmedian). Οι τρεις συμμετρoδιάμεσοι τέμνονται σε ένα και μόνο σημείο K (ή Χ6).


Υπολογισμός των πλευρών και των γωνιών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό του μήκους μιας πλευράς ή το μέγεθος μίας γωνίας. Ορισμένες μέθοδοι είναι κατάλληλες για τον υπολογισμό των τιμών σε ένα ορθογώνιο τρίγωνο, ενώ σε άλλες καταστάσεις απαιτούνται πιο πολύπλοκες μέθοδοι.

Τριγωνομετρικές σχέσεις σε ορθογώνια τρίγωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

A right triangle always includes a 90° (π/2 radians) angle, here with label C. Angles A and B may vary. Trigonometric functions specify the relationships among side lengths and interior angles of a right triangle.

Στα ορθογώνια τρίγωνα, οι τριγωνομετρικές συναρτήσεις του ημιτόνου, του συνημιτόνου και της εφαπτομένης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βρούμε τις άγνωστες γωνίες και τα μήκη των αγνώστων πλευρών. Οι πλευρές του τριγώνου είναι γνωστές ως:

  • Η υποτείνουσα (hypotenuse) είναι η πλευρά απέναντι από την ορθή γωνία, ή ορίζεται ως η μεγαλύτερη πλευρά του ορθογωνίου τριγώνου. Στο σχήμα είναι η h.
  • Η απέναντι πλευρά (opposite side) είναι η πλευρά απέναντι από την γωνία που μας ενδιαφέρει. Απέναντι από τη γωνία Α είναι η πλευρά a.
  • η προσκείμενη πλευρά (adjacent side) είναι η πλευρά που έρχεται σε επαφή με τη γωνία που μας ενδιαφέρει (και την ορθή γωνία). Προσκείμενη στη γωνία Α είναι η πλευρά b.

Ημίτονο, συνημίτονο και εφαπτομένη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το ημίτονο μίας γωνίας είναι ο λόγος του μήκους της απέναντι πλευράς προς το μήκος της υποτείνουσας. Στην περίπτωσή μας

\sin A = \frac {\text{opposite side}}{\textrm{hypotenuse}} = \frac {a}{h}\,.

Σημειώστε ότι ή αναλογία αυτή δεν εξαρτάται από το συγκεκριμένο ορθογώνιο τρίγωνο που έχει επιλεγεί. Κάθε άλλο ορθογώνιο τρίγωνο με γωνία Α είναι όμοιο με το συγκεκριμένο.

Το συνημίτονο μίας γωνίας είναι ο λόγος του μήκους της προσκείμενης πλευράς προς το μήκος της υποτείνουσας. Στην περίπτωση μας

\cos A = \frac {\text{adjacent side}}{\textrm{hypotenuse}} = \frac {b}{h}\,.

Η εφαπτομένη μίας γωνίας είναι ο λόγος του μήκους της απέναντι πλευρά προς το μήκος της προσκείμενης πλευράς.

\tan A = \frac {\text{opposite side}}{\text{adjacent side}} = \frac {a}{b} =\frac {\sin A}{\cos A}\,.

Αντίστροφες συναρτήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι αντίστροφες τριγωνομετρικές συναρτήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό των εσωτερικών γωνιών ενός ορθογωνίου τριγώνου γνωρίζοντας το μήκος δύο οποιονδήποτε πλευρών. Το τόξο ημιτόνου (Arcsin) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογιστεί μια γωνία από το μήκος της απέναντι πλευράς και το μήκος της υποτείνουσας.

\ A = \arcsin \left( \frac{\text{opposite side}}{\text{hypotenuse}} \right)

Το τόξο συνημιτόνου (Arccos) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογιστεί μια γωνία από το μήκος της προσκείμενης και το μήκος της υποτείνουσας.

\ A = \arccos \left( \frac{\text{adjacent side}}{\text{hypotenuse}} \right)

Το τόξο εφαπτομένης (Arctan) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογιστεί μια γωνία από το μήκος της απέναντι και το μήκος της προσκείμενης.

\ A = \arctan \left( \frac{\text{opposite side}}{\text{adjacent side}} \right)

Σε εισαγωγικά μαθήματα γεωμετρίας και τριγωνομετρίας, χρησιμοποιείται συχνά ο συμβολισμός sin−1, cos−1 κλπ στην θέση των arcsin, arccos, etc. Ωστόσο ο συμβολισμός με arcsin, arccos, etc είναι συνηθισμένος στο χώρο των μαθηματικών, όπου οι τριγωνομετρικές συναρτήσεις συχνά είναι υψωμένες σε δυνάμεις, έτσι αποφεύγετε η σύγχυση μεταξύ του αντίστροφου αριθμού και της αντίστροφης συνάρτησης.

Νόμος ημιτόνων, συνημιτόνων και εφαπτομένων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

A triangle with sides of length a, b and c and angles of α, β and γ respectively.

Ο νόμος των ημιτόνων[7] αναφέρει ότι ο λόγος του μήκους της μίας πλευράς προς το ημίτονο της απέναντης γωνίας του είναι σταθερός, δηλαδή

\frac{a}{\sin \alpha} = \frac{b}{\sin \beta} = \frac{c}{\sin \gamma}.

Ο λόγος αυτός είναι ίσος με την διάμετρο του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου. Μία άλλη ερμηνεία του θεωρήματος είναι ότι κάθε τρίγωνο με γωνίες α, β και γ είναι όμοιο με ένα τρίγωνο με μήκη πλευρών ίσα με sin α, sin β και sin γ. Αυτό το τρίγωνο μπορεί να κατασκευαστεί ως εξής: σχεδιάζουμε έναν κύκλο με διάμετρο 1 και εγγράφουμε σε αυτόν μία γωνία α. Οι πλευρές τις τέμνουν τον κύκλο στα Β, C. Κατασκευάζουμε τις γωνίες β, γ. Στο τρίγωνο που προκύπτει, η πλευρά απέναντι από τη γωνία α έχει μήκος sin α, απέναντι από τη β έχει μήκος sin β και απέναντι από τη γ έχει μήκος sinγ.

Ο νόμος των συνημιτόνων συνδέει το μήκος μίας πλευράς του τριγώνου με το μήκος των δύο άλλων πλευρών και της περιεχόμενης γωνίας. [7]Σύμφωνα με τον νόμο, αν σε ένα τρίγωνο με μήκη πλευρών a, b, c που βρίσκονται απέναντι από τις γωνίες με μέτρο α, β, γ αντίστοιχα, δίνονται οι δύο πλευρές a και b και η περιεχόμενη γωνία γ, τότε για τον υπολογισμό της τρίτης πλευράς c, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο παρακάτω τύπος:

c^2\ = a^2 + b^2 - 2ab\cos(\gamma) και όμοια
b^2\ = c^2 + a^2 - 2ca\cos(\beta),
a^2\ = b^2 + c^2 - 2bc\cos(\alpha).

Εάν τα μήκη και των τριών πλευρών του τριγώνου είναι γνωστά τότε μπορεί να υπολογιστεί η γωνία α και όμοια οι β, γ:

\alpha=\arccos\left(\frac{b^2+c^2-a^2}{2bc}\right)
\beta=\arccos\left(\frac{a^2+c^2-b^2}{2ac}\right)
\gamma=\arccos\left(\frac{a^2+b^2-c^2}{2ab}\right)

Ο νόμος των εφαπτόμενων, που είναι λιγότερο γνωστός από τα άλλα δύο αναφέρει ότι:[8]

\frac{a-b}{a+b} = \frac{\tan[\frac{1}{2}(\alpha-\beta)]}{\tan[\frac{1}{2}(\alpha+\beta)]}.

Αν και δεν χρησιμοποιείται πολύ συχνά, μπορούμε, αν γνωρίζουμε δύο πλευρές και μία απέναντι γωνία, να βρούμε την άλλη απέναντι γωνία. Ή αν γνωρίζουμε δύο γωνίες και μία πλευρά, μπορούμε να βρούμε ακόμη μία πλευρά.

Επίλυση ενός τριγώνου (solution of a triangle)[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η επίλυση ενός τριγώνου" (solution of triangles) είναι ένας ιστορικός όρος για την επίλυση του κύριου τριγωνομετρικού προβλήματος: όταν ξέρουμε τρία από τα χαρακτηριστικά στοιχεία του τριγώνου, δηλ. τα a, b, c, α, β, γ, να βρεθούν τα υπόλοιπα. Το τρίγωνο μπορεί να βρίσκεται σε ένα επίπεδο ή σε μία σφαίρα. Αυτό το πρόβλημα παρουσιάζεται συχνά σε διάφορες τριγωνομετρικές εφαρμογές, όπως η γεωδαισία, η αστρονομία, η κατασκευή, η πλοήγηση, κλπ.

Το εμβαδό ενός τριγώνου είναι το ήμισυ του εμβαδού ενός παραλληλογράμμου με την ίδια βάση και το ίδιο ύψος.

Υπολογισμός εμβαδού ενός τριγώνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο υπολογισμός της περιοχής Τ ενός τριγώνου είναι ένα στοιχειώδες πρόβλημα που αντιμετωπίζεται συχνά με πολλούς τρόπους. Ο πιο γνωστός και απλός τύπος είναι:

T=\frac{1}{2}bh

όπου το b είναι το μήκος μιας πλευράς (βάσης) του τριγώνου, και h είναι το ύψος προς αυτή την πλευρά. Ο όρος βάση σημαίνει οποιαδήποτε πλευρά και το ύψος υποδηλώνει το μήκος μίας κάθετου από την κορυφή απέναντι από την πλευρά μέχρι την ίδια την πλευρά. Το 499 μ.Χ ο Αριαμπάτα, ένας μεγάλος μαθηματικός και αστρονόμος από την κλασσική εποχή των μαθηματικών και της αστρονομίας στην Ινδία, χρησιμοποίησε αυτή την μέθοδο στο έργο του Αραμπατίγια (ενότητα 2.6). [9] Ο τύπος αυτός είναι χρήσιμος μόνο εάν μπορεί να υπολογιστεί εύκολα το ύψος. Αυτό στην πράξη είναι δύσκολο, πχ ο ιδιοκτήτης ενός τριγωνικού κτήματος μπορεί να μετρήσει την πλευρά, όχι όμως το ύψος. Έτσι βρέθηκαν διάφορες μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, ανάλογα με το τί είναι γνωστό σχετικά με το τρίγωνο. Τα παρακάτω είναι μία επιλογή των τύπων που χρησιμοποιούνται συχνά. [10]

Χρησιμοποιώντας τριγωνομετρία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Aπό τα a, C (ή A, c) μπορούμε να βρούμε το ύψος hb.

Το ύψος ενός τριγώνου μπορεί να βρεθεί από την εφαρμογή της τριγωνομετρίας. Με a συμβολίζουμε την πλευρά απέναντι από τη γωνία Α, με b αυτήν απέναντι της Β και με c αυτήν απέναντι της C. Από το σχήμα δεξιά, το ύψος προς την πλευρά b σχηματίζει δύο ορθογώνια τρίγωνα. Έτσι το h μπορεί να υπολογιστεί από τα a, C (ή τα A, c). Πχ στο αριστερό τρίγωνο είναι h = a sin \gamma. Αντικαθιστώντας αυτό στον τύπο T=\frac{1}{2}bh, το εμβαδό του τριγώνου μπορεί να υπολογιστεί από τις πλευρές a, b και την περιεχόμενη γωνία γ:

T = \frac{1}{2}ab\sin \gamma = \frac{1}{2}bc\sin \alpha = \frac{1}{2}ca\sin \beta

(όπου α είναι η εσωτερική γωνία στην κορυφή Α, β είναι η γωνία στο Β, γ είναι η εσωτερική γωνία στο C).

Επειδή sin α = sin (π − α) = sin (β + γ) (και ομοίως για τις άλλες δύο γωνίες) μπορώ να υπολογίσω το Τ από δύο πλευρές a, b και τις απέναντί τους γωνίες α, β:

T = \frac{1}{2}ab\sin (\alpha+\beta) = \frac{1}{2}bc\sin (\beta+\gamma) = \frac{1}{2}ca\sin (\gamma+\alpha).

Αν γνωρίζω την πλευρά b, την απέναντι γωνία β και την προσκείμενη γωνία α (ή γ):

T = \frac {b^{2}(\sin \alpha)(\sin (\alpha + \beta))}{2\sin \beta},

και αναλόγως εάν είναι γνωστά η πλευρά a ή η b.

Αν γνωρίζω την πλευρά a και τις προσκείμενες γωνίες β, γ: [11]

T = \frac{a^{2}}{2(\cot \beta + \cot \gamma)} = \frac{a^{2} (\sin \beta)(\sin \gamma)}{2\sin(\beta + \gamma)},

και όμοια αν η γνωστή πλευρά είναι η b ή η c.

Χρησιμοποιώντας τον τύπο του Ήρωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το σχήμα του τριγώνου καθορίζεται από τα μήκη των πλευρών και μόνο. Το εμβαδό επίσης μπορεί να υπολογιστεί από τα μήκη των πλευρών από τον τύπο του Ήρωνα:

T = \sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}

όπου s= \tfrac{a+b+c}{2} είναι η ημιπερίμετρος (το μισό της περιμέτρου) του τριγώνου. Τρεις άλλοι ισοδύναμοι τρόποι γραφής του τύπου του Ήρωνα είναι:

T = \frac{1}{4} \sqrt{(a^2+b^2+c^2)^2-2(a^4+b^4+c^4)}
T = \frac{1}{4} \sqrt{2(a^2b^2+a^2c^2+b^2c^2)-(a^4+b^4+c^4)}
T = \frac{1}{4} \sqrt{(a+b-c) (a-b+c) (-a+b+c) (a+b+c)}.

Χρησιμοποιώντας διανύσματα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η περιοχή ενός παραλληλόγραμμου ενσωματωμένου σε έναν τρισδιάστατο Ευκλείδειο χώρο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας διανύσματα. Έστω διανύσματα AB και AC, από το σημείο Α στο Β και από το Α στο C αντίστοιχα. Τότε περιοχή του παραλληλογράμμου ABDC είναι:

|\mathbf{AB}\times\mathbf{AC}|,

το οποίο είναι το μέγεθος του πολλαπλασιασμού των διανυσμάτων AB και AC. Το εμβαδόν του τριγώνου ABC είναι το μισό αυτού,

\frac{1}{2}|\mathbf{AB}\times\mathbf{AC}|.

Η περιοχή του τριγώνου ABC μπορεί επίσης να εκφραστεί όσον αφορά ένα σημείο ως εξής:

\frac{1}{2} \sqrt{(\mathbf{AB} \cdot \mathbf{AB})(\mathbf{AC} \cdot \mathbf{AC}) -(\mathbf{AB} \cdot \mathbf{AC})^2} =\frac{1}{2} \sqrt{ |\mathbf{AB}|^2 |\mathbf{AC}|^2 -(\mathbf{AB} \cdot \mathbf{AC})^2}.\,

Σε δύο-διαστάσεων Ευκλείδειο χώρο, αν εκφράσουμε το διάνυσμα AB ως ελεύθερο διάνυσμα σε έναν καρτεσιανό χώρο ίσο με (x1,y1) και το AC ίσο με (x2,y2), η περιοχή του τριγώνου μπορεί να γραφεί ως:

\frac{1}{2}\,|x_1 y_2 - x_2 y_1|.\,

Χρησιμοποιώντας συντεταγμένες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Εάν η κορυφή Α βρίσκεται στο σημείο (0, 0) ενός καρτεσιανού συστήματος συντεταγμένων και δίνονται οι συντεταγμένες των άλλων δύο κορυφών B = (xB, yB) και C = (xC, yC), τότε η περιοχή είναι το 12 της απόλυτης τιμής της ορίζουσας των συντετεγμένων:

T = \frac{1}{2}\left|\det\begin{pmatrix}x_B & x_C \\ y_B & y_C \end{pmatrix}\right| = \frac{1}{2}|x_B y_C - x_C y_B|.

Για τρεις κορυφές, η εξίσωση είναι:

T = \frac{1}{2} \left| \det\begin{pmatrix}x_A & x_B & x_C \\ y_A & y_B & y_C \\ 1 & 1 & 1\end{pmatrix} \right| = \frac{1}{2} \big| x_A y_B - x_A y_C + x_B y_C - x_B y_A + x_C y_A - x_C y_B \big|,

όπου μπορεί να γραφεί σαν:

T = \frac{1}{2} \big| (x_A - x_C) (y_B - y_A) - (x_A - x_B) (y_C - y_A) \big|.

Εάν οι κορυφές λαμβάνονται κυκλικά κατά τη θετική (αντίθετη ων δεικτών του ωρολογίου) φορά, οι παραπάνω ορίζουσες είναι θετικές και η απόλυτες τιμές μπορεί να παραληφθεί. [12]

Εάν οι κορυφές λαμβάνονται κυκλικά κατά τη θετική (αντίθετη ων δεικτών του ωρολογίου) φορά στο μιγαδικό επίπεδο με a = xA + yAi, b = xB + yBi, c = xC + yCi και αν \bar a, \bar b, \bar c, δηλώνουν τα συζυγή τους, έχουμε τον τύπο:

T=\frac{i}{4}\begin{vmatrix}a & \bar a & 1 \\ b & \bar b & 1 \\ c & \bar c & 1 \end{vmatrix}

όπου είναι ισοδύναμο με τον προηγούμενο τύπο. Στις τρεις διαστάσεις, το εμβαδό ενός τριγώνου A = (xA, yA, zA), B = (xB, yB, zB) και C = (xC, yC, zC) είναι το πυθαγόρειο άθροισμα των εμβαδών των προβολών του τριγώνου στα τρία βασικά επίπεδα (δηλ x = 0, y = 0 και z = 0)):

T = \frac{1}{2} \sqrt{\left| det \begin{pmatrix} x_A & x_B & x_C \\ y_A & y_B & y_C \\ 1 & 1 & 1 \end{pmatrix}\right|^2 +
\left|det \begin{pmatrix} y_A & y_B & y_C \\ z_A & z_B & z_C \\ 1 & 1 & 1 \end{pmatrix}\right|^2 +
\left|det \begin{pmatrix} z_A & z_B & z_C \\ x_A & x_B & x_C \\ 1 & 1 & 1 \end{pmatrix}\right|^2 }.

Χρησιμοποιώντας επικαμπύλιο ολοκλήρωμα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το εμβαδό περιοχής που περικλείεται από μία κλειστή καμπύλη, όπως το τρίγωνο, δίνεται από το επικαμπύλιο ολοκλήρωμα γύρω από την καμπύλη, δηλ. της αλγεβρικής (με πρόσημο) απόστασης ενός σημείου, που κινείται επάνω στην καμπύλη, από μια αυθαίρετα προσανατολισμένη ευθεία L. Αν το σημείο κινείται κυκλικά κατά τη θετική (αντίθετη των δεικτών του ωρολογίου) φορά τότε τα σημεία που είναι δεξιά της L έχουν θετική απόσταση (ενώ αυτά που είναι αριστερά της έχουν αρνητική). Το βάρος για το ολοκλήρωμα λαμβάνεται να είναι η συνιστώσα του μήκους τόξου προς την L και όχι το ίδιο το μήκος τόξου.

Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για τον υπολογισμό του εμβαδού ενός πολύγωνου. Ας λάβουμε για L να είναι ο x-άξονας. Το βάρος θα είναι η προβολή της πλευράς στον χ-άξονα. Το γραμμικό ολοκλήρωμα μεταξύ των διαδοχικών κορυφών (xi,yi) και (xi+1,yi+1) δίνεται από τη βάση επί το μέσο ύψος, δηλαδή (xi+1xi)(yi + yi+1)/2. Το πρόσημο του εμβαδού είναι θετικό αν τα σημεία έχουν δεξιά τον χ-άξονα και αρνητικό αν τον έχουν αριστερά. Το εμβαδό του τριγώνου προκύπτει ως περίπτωση ενός πολυγώνου με τρεις πλευρές.

Ενώ η μέθοδος του επικαμπύλιου ολοκληρώματος έχει κοινό με άλλες μεθόδους συντεταγμένων την αυθαίρετη επιλογή του συστήματος συντεταγμένων, ωστόσο δεν κάνει αυθαίρετη επιλογή της κορυφής του τριγώνου ως αρχής ή της πλευράς ως βάση. Επιπλέον, η επιλογή του συστήματος συντεταγμένων που ορίζεται από την L επιτρέπει μόνο δύο βαθμούς ελευθερίας και όχι τρεις που είναι συνήθως, αφού το βάρος είναι τοπική απόσταση (π.χ. xi+1xi στην ανωτέρω) όπου η μέθοδος δεν απαιτεί την επιλογή ενός άξονα κάθετο προς L.

Όταν εργαζόμαστε σε πολικές συντεταγμένες δεν είναι απαραίτητο να μετατραπούν σε καρτεσιανές συντεταγμένες για να χρησιμοποιήσουμε επικαμπύλια ολοκληρώματα, δεδομένου ότι το γρμμικό ολοκλήρωμα μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών (rii) και (ri+1i+1) ενός πολύγωνου δίνεται απευθείας από riri+1sin(θi+1 − θi)/2 . Αυτό ισχύει για όλες τις τιμές του θ, με κάποια μείωση στην αριθμητική ακρίβεια όταν το | θ | είναι πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο από το π. Το αρνητικό εμβαδό δείχνει ότι η κυκλική κατεύθυνση ήταναρνητική, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την ανάμιξη πολικών και καρτεσιανών συντεταγμένων. Ακριβώς όπως η επιλογή του Υ-άξονα (x = 0), είναι αδιάφορο για το γραμμικό ολοκλήρωμα σε καρτεσιανές συντεταγμένες, έτσι και η επιλογή της μηδενικής επικεφαλίδας (θ = 0) είναι αδιάφορη εδώ.

Τύποι που μιμούνται τον τύπο του Ήρωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τρεις τύποι έχουν την ίδια δομή με τον τύπο του Ήρωνα, αλλά χρησιμοποιούν διαφορετικά δεδομένα.

Κατ' αρχήν, αν ma, mb, mc είναι οι διάμεσοι προς τις πλευρές a, b, c αντίστοιχα και σ το ημιάθροισμα τους δηλ. σ = (ma + mb + mc)/2, έχουμε τον τύπο: [13]

T = \frac{4}{3} \sqrt{\sigma (\sigma - m_a)(\sigma - m_b)(\sigma - m_c)}.

Ακόμη αν ha, hb, hc είναι τα ύψη προς τις πλευρές a, b, c αντίστοιχα και Η το ημιάθροισμα των αντιστρόφων των υψών δηλ. H = (h_a^{-1} + h_b^{-1} + h_c^{-1})/2, έχουμε τον τύπο [14]

T^{-1} = 4 \sqrt{H(H-h_a^{-1})(H-h_b^{-1})(H-h_c^{-1})}.

Επίσης αν S είναι το ημιάθροισμα των ημιτόνων των γωνιών δηλ. S = [(sin α) + (sin β) + (sin γ)]/2, έχουμε [15]

T = D^{2} \sqrt{S(S-\sin \alpha)(S-\sin \beta)(S-\sin \gamma)}

όπου το D είναι η διάμετρος του περιγεγραμμένου κύκλου: D=\tfrac{a}{\sin \alpha} = \tfrac{b}{\sin \beta} = \tfrac{c}{\sin \gamma}.

Χρησιμοποιώντας το Θεώρημα του Pick[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το θεώρημα του Pick ε'ιναι ένα εργαλείο για την εύρεση του εμβαδού ενός πολυγώνου που οι κορυφές του είναι επάνω σε πλέγμα. Το θεώρημα λέει ότι:

T = I + \frac{1}{2}B - 1

όπου το I είναι ο αριθμός των σημείων του πλέγματος που βρίσκονται εντός του πολυγώνου και το Β είναι ο αριθμός των σημείων πλέγματος που βρίσκονται στις πλευρές (ή κορυφές) του.

Άλλοι τύποι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχουν πολυάριθμοι άλλοι τύποι, όπως

T = r \cdot s,

όπου r είναι η ακτίνα του εγγεγραμμένου κύκλου και s είναι η ημιπερίμετρος (στην πραγματικότητα ο τύπος αυτός ισχύει για όλα τα περιγγεγραμμένα πολύγωνα)

T = \frac{1}{2}D^{2}(\sin \alpha)(\sin \beta)(\sin \gamma)

και[16]

T = \frac{abc}{2D} = \frac{abc}{4R}

όπου D η διάμετρος του περιγεγραμμένου κύκλου.[17]

T = \frac{\tan \alpha}{4}(b^{2}+c^{2}-a^{2})

για γωνία α ≠ 90°.

Αν οι ακτίνες των περιγεγραμμένων κύκλων είναι r1, r2, και r3, το εμβαδό μπορεί να εκφραστεί ως: [18]

T = \sqrt{rr_1r_2r_3}.

Το 1885 ο Baker[19] έδωσε μια συλλογή με πάνω από εκατό τύπους για το εμβαδό του τριγώνου. Σε αυτούς περιλαμβάνονται:

T = \frac{1}{2}[abch_ah_bh_c]^{1/3},
T = \frac{1}{2} \sqrt{abh_ah_b},
T = \frac{a+b}{2(h_a^{-1} + h_b^{-1})},
T = \frac{Rh_bh_c}{a}

όπου R η ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου (circumradius)

T = \frac{h_ah_b}{2 \sin \gamma}.

Άνω όριο εμβαδού[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το εμβαδό ενός τριγώνου με περίμετρο p είναι μικρότερο ή ίσο με \tfrac{p^2}{12\sqrt{3}},, όπου η ισότητα ισχύει αν και μόνο αν το τρίγωνο είναι ισόπλευρο. [20][21]:657

Διχοτόμηση εμβαδού[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχουν άπειρες ευθείες οι οποίες χωρίζουν το τρίγωνο σε δύο σχήματα με ίσο εμβαδό, ας τις πούμε διχοτόμες εμβαδού. [22] Τρεις τέτοιες ευθείες είναι οι διάμεσοι, οι οποίες είναι οι μόνες διχοτόμες εμβαδού που περνούν από το βαρύκεντρο του τριγώνου. Τρεις άλλες διχοτόμες εμβαδού είναι παράλληλες προς τις πλευρές του τριγώνου.

Κάθε ευθεία σε ένα τρίγωνο η οποία χωρίζει στα δύο το εμβαδό του τριγώνου και την περίμετρό του στο μισό, περνάει από το κέντρο του εγγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου. Μπορεί να υπάρχουν 1, 2 ή 3 από αυτές σε ένα τυχαίο τρίγωνο.

Περισσότεροι τύποι για γενικά Ευκλείδεια τρίγωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι τύποι σε αυτή την ενότητα είναι όλοι για Ευκλείδεια τρίγωνα. Οι διάμεσοι και οι πλευρές σχετίζονται με τον τύπο: [23]:p.70

\frac{3}{4}(a^{2}+b^{2}+c^{2})=m_a^{2}+m_b^{2}+m_c^{2}

Αν γνωρίζουμε τα μήκη των πλευρών, τότε το μήκος της διαμέσου είναι

m_a=\frac{1}{2} \sqrt{2b^{2}+2c^{2}-a^{2}}= \sqrt{\frac{1}{2}(a^{2}+b^{2}+c^{2})- \frac{3}{4}a^{2}},

και αντίστοιχα για mb και mc.

Το μήκος της εσωτερικής διχοτόμου δίνεται από τον τύπο

w_a = \frac{2 \sqrt{bcs(s-a)}}{b+c} = \sqrt{bc\left[1- \frac{a^{2}}{(b+c)^{2}}\right]}

όπου s είναι η ημιπερίμετρος και το μήκος της διχοτόμου μετριέται από την κορυφή έως την απέναντι πλευρά.

To μέρος των μεσοκαθέτου p_a που είναι εντός του τριγώνου δίνεται από τον τύπο

p_a=\frac{2aT}{a^2+b^2-c^2}, και όμοια για τις άλλες δύο
p_b=\frac{2bT}{a^2+b^2-c^2},
p_c=\frac{2cT}{a^2-b^2+c^2},

όπου a \ge b \ge c και το εμβαδό είναι T. [24]:Thm 2

Το ύψος προς την πλευρά a, αν γνωρίζουμε το εμβαδό Τ είναι

h_a = \frac{2T}{a}.

Αν R είναι η ακτίνα του περιγγεγραμμένου κύκλου (circumradius) και r του εγγεγραμμένου (inradius) τότε:

R = \sqrt{\frac{a^2b^2c^2}{(a+b+c)(-a+b+c)(a-b+c)(a+b-c)}};
r = \sqrt{\frac{(-a+b+c)(a-b+c)(a+b-c)}{4(a+b+c)}};
\frac{1}{r} = \frac{1}{h_a} + \frac{1}{h_b} + \frac{1}{h_c}

όπου ha, hb, hc είναι τα ύψη των κορυφών [23]:p.79


\frac{r}{R} = \frac{4 T^{2}}{sabc} = \cos \alpha + \cos \beta + \cos \gamma -1;[25]

Και

2Rr = \frac{abc}{a+b+c}.

Ας υποθέσουμε ότι δύο γειτονικά (αλλά μη επικαλυπτόμενα) τρίγωνα μοιράζονται την ίδια πλευρά μήκους f και μοιράζονται τον ίδιο περιγεγραμμένο κύκλο, έτσι ώστε η πλευρά μήκους f να είναι χορδή του περιγεγραμμένου κύκλου και τα τρίγωνα με μήκη πλευρών (a, b, f) και (c, d, f) μαζί να σχηματίζουν ένα εγγεγραμμένο τετράπλευρο με μήκη πλευρών (a, b, c, d). Τότε [26]:84

f^2 = \frac{(ac+bd)(ad+bc)}{(ab+cd)}. \,

Έστω Μ το κέντρο βάρους του τριγώνου ΑΒΓ και P ένα οποιοδήποτε εσωτερικό σημείο. Τότε για το ΡΜ ισχύει: [26]:174:(PA)^2 + (PB)^2 +(PC)^2 =(MA)^2 + (MB)^2 + (MC)^2 +3(PM)^2. \,

Έστω pa, pb, pc οι αποστάσεις του βαρυκέντρου από τις πλευρές με μήκη a, b, c. Τότε [26]:173.

 \frac{p_a}{p_b} = \frac{b}{a}, \ \ \ \ \frac{p_b}{p_c} = \frac{c}{b}, \ \ \ \ \frac{p_a}{p_c} = \frac{c}{a} \,

και

p_a \cdot a = p_b \cdot b = p_c \cdot c = \frac{2}{3} T. \,

Αν στον τύπο: T = \frac{abc}{2D} βάλουμε T = \frac{c h_c}{2} προκύπτει: a b = h_c D δηλ.

το γινόμενο δύο πλευρών τριγώνου ισούται με το ύψος προς την τρίτη πλευρά επί την διάμετρο του περιγεγγραμμένου. [23]:p.64

Το θεώρημα του L.Carnot λέει ότι το (αλγεβρικό) άθροισμα των αποστάσεων του περικέντρου από τις τρεις πλευρές ισούται με R+r (circumradius + inradius) [23]:p.83, όπου η απόσταση λαμβάνεται αρνητική αν και μόνο αν το τμήμα βρίσκεται όλο έξω από το τρίγωνο. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τη μελέτη των ιδιοτήτων πιο αφηρημένων τριγώνων, όπως αυτών που περιλαμβάνονται στις άλγεβρες Lie, που κατά τα άλλα έχουν τις ίδιες ιδιότητες με τα συνήθη τρίγωνα.

Το θεώρημα του Euler δηλώνει ότι η απόσταση d του περικέντρου από το ένκεντρο δίνεται από [23]:p.85

\frac{1}{R-d} + \frac{1}{R+d} = \frac{1}{r},

ή ισοδύναμα

\displaystyle d^2=R(R-2r)

όπου το R είναι η ακτίνα περιγεγραμμένου και r είναι η ακτίνα του εγγεγραμμένου κύκλου. Έτσι για όλα τα τρίγωνα πρέπει να ισχύει R ≥ 2r, με την ισότητα να ισχύει στα ισόπλευρα τρίγωνα.

Αν ένα ορθόκεντρο χωρίζει ένα ύψος σε τμήματα u και v, ένα άλλο σε μήκη w και x, και το τρίτο τμήμα σε μήκη y και z, τότε υ ν = w x = y z [23]:p.94

Η απόσταση μίας πλευράς από το περίκεντρο ισούται με το μισό της απόστασης της απέναντι κορυφής από το ορθόκεντρο. [23]:p.99

Το άθροισμα των τετραγώνων των αποστάσεων των κορυφών από το ορθόκεντρο συν το άθροισμα των τετραγώνων των πλευρών ισούται με 12 R^2. [23]:p.102

Θεώρημα τριχοτομιών του Morley[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το θεώρημα τριχοτομιών του F.Morley δηλώνει ότι σε κάθε τρίγωνο τα τρία σημεία τομής των γειτονικών τριχοτόμων, σχηματίζουν ένα ισόπλευρο τρίγωνο το οποίο ονομάζεται τρίγωνο του Morley.

Το τρίγωνο Morley, που προκύπτει από την τριχοτόμηση του κάθε εσωτερικού γωνίας.

Σχήματα εγγεγραμμένα σε τρίγωνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όπως συζητήθηκε πιο πάνω, κάθε τρίγωνο έχει έναν μοναδικό εγγεγραμμένο κύκλο (incircle) που είναι εσωτερικός στο τρίγωνο και εφάπτεται και στις τρεις πλευρές.

Από όλες τς ελλείψεις που μπορούν να εγγραφούν μέσα σε ένα τρίγωνο (έτσι ώστε οι πλευρές του να εφάπτονται σε αυτήν) αυτή που εφτάπτεται στα μέσα των πλευρών έχει το μεγαλύτερο εμβαδό. Μια τέτοια λέγεται εγγεγραμμένη έλλειψη του J. Steiner. Το εμβαδό της είναι \frac{ \pi}{3\sqrt{3}} Τ, όπου Τ είναι το εμβαδό του τριγώνου.

Η εγγεγραμμένη έλλειψη του J.Steiner.

Το θεώρημα του M.Madden δείχνει πώς μπορούμε να βρούμε τις εστίες της έλλειψης αυτής: [27]

Για οποιαδήποτε έλλειψη, εφαπτόμενη σε ένα τρίγωνο ABC, με εστίες P και Q ισχύει: [28]

\frac{\overline{PA} \cdot \overline{QA}}{\overline{CA} \cdot \overline{AB}} + \frac{\overline{PB} \cdot \overline{QB}}{\overline{AB} \cdot \overline{BC}} + \frac{\overline{PC} \cdot \overline{QC}}{\overline{BC} \cdot \overline{CA}} = 1.

Κάθε τρίγωνο έχει τρία εγγεγραμμένα τετράγωνα στο εσωτερικό του, με τις κορυφές του τετραγώνου να βρίσκονται πάνω στις πλευρές του τριγώνου. Δύο κορυφές του τετραγώνου θα βρίσκονται πάνω στην ίδια πλευρά του τριγώνου (δηλ. μια πλευρά του τετραγώνου θα είναι μέρος μίας πλευράς του τριγώνου). Ωστόσο στην περίπτωση ενός ορθογωνίου τριγώνου, δύο από τα εγγεγραμμένα τετράγωνα συμπίπτουν (με μία κορυφή του τετραγώνου στην ορθή γωνία) και έτσι στο ορθογώνιο τρίγωνο υπάρχουν δύο εγγεγραμμένα τετράγωνα. Επίσης στην περίπτωση ενός αμβλυγωνίου τριγώνου, υπάρχει μόνο ένα εγγεγραμμένο τετράγωνο (με μία πλευρά του επί της μεγαλύτερης πλευράς του τριγώνου). Γενικά στη μεγαλύτερη πλευρά του τριγώνου βρίσκεται η πλευρά του μικρότερου εφαπτόμενου τετραγώνου. Αν ένα εγγεγραμμένο τετράγωνο έχει πλευρά μήκους q και το τρίγωνο έχει πλευρά, μέρος της οποίας είναι η πλευρά του τετραγώνου, μήκους a, τότε τα q, a και το εμβαδόν του τριγώνου Τ σχετίζονται με τον τύπο: [29]

q=\frac{2Ta}{a^2+2T}.

Ο μεγαλύτερος δυνατός λόγος του εμβαδού του εγγεγραμμένου τετραγώνου με το εμβαδό του τριγώνου είναι 1/2, όπου εμφανίζεται όταν a2 = 2T, q = a/2 και το ύψος του τριγώνου προς την πλευρά a είναι ίσο με a. Η μικρότερη δυνατή αναλογία της πλευράς ενός εγγεγραμμένου τετραγώνου προς την πλευρά ενός άλλου εγγεγραμμένου τετραγώνου στο ίδιο (μη αμβλυγώνιο) τρίγωνο είναι 2\sqrt{2}/3 = 0.94.... [30] .

Διαμέριση σε ισοσκελή τρίγωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Για κάθε ακέραιο n ≥ 4, κάθε τρίγωνο μπορεί να χωριστεί σε n ισοσκελή τρίγωνα. [31]

Σχήματα περιγγεγραμμένα σε τρίγωνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, κάθε τρίγωνο έχει έναν μοναδικό περιγεγραμμένο κύκλο που διέρχεται από τις τρεις κορυφές, του οποίου το κέντρο είναι το σημείο τομής των μεσοκάθετων των πλευρών του τριγώνου.

Από όλες τις ελλείψεις που διέρχονται από τις κορυφές του τριγώνου, η έλλειψη που το κέντρο της βρίσκεται στο βαρύκεντρο του τριγώνου, έχει το μικρότερο εμβαδό. Μια τέτοια λέγεται περιγγεγραμμένη έλλειψη του J.Steiner και το εμβαδό της είναι \frac{4 \pi}{3\sqrt{3}} T, όπου Τ είναι το εμβαδό του τριγώνου. Παρατηρούμε ότι είναι 4 φορές το εμβαδό της εγγεγραμμένης έλλειψης του J.Steiner.

H περιγεγραμμένη έλλειψη του J.Steiner

Μη επίπεδα τρίγωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ένα μη επίπεδο τρίγωνο είναι ένα τρίγωνο το οποίο δεν περιέχεται σε έναν (επίπεδο) χώρο. Μερικά παραδείγματα μη-επίπεδων τριγώνων σε μη-Ευκλείδεια γεωμετρία είναι τα σφαιρικά τρίγωνα στην σφαιρική γεωμετρία και τα υπερβολικά τρίγωνα στην υπερβολική γεωμετρία.

Ενώ τα μέτρα των εσωτερικών γωνιών στα επίπεδα τρίγωνα πάντα έχουν άθροισμα 180°, ένα υπερβολικό τρίγωνο έχει άθροισμα των γωνιών του λιγότερο από 180° ενώ ένα σφαιρικό τρίγωνο έχει περισσότερο από 180°. Ένα υπερβολικό τρίγωνο μπορεί να φτιαχτεί σε μία αρνητικής καμπυλότητος επιφάνεια, όπως είναι μία σαγμοειδής επιφάνεια, ενώ ένα σφαιρικό τρίγωνο μπορεί να φτιαχτεί σε μία θετικής καμπυλότητος επιφάνεια, όπως είναι μια σφαίρα. Έτσι, αν κάποιος σχεδιάζει ένα γιγαντιαίο τρίγωνο στην επιφάνεια της Γης, θα βρει ότι το άθροισμα των γωνιών του είναι μεγαλύτερο από 180 °. Στην πραγματικότητα θα είναι μεταξύ 180° και 540° [32]. Ειδικότερα, είναι δυνατό να σχεδιαστεί ένα τρίγωνο σε μια σφαίρα με κάθε γωνία ίση με 90°, οπότε το άθροισμα των γωνιών είναι 270°.

Συγκεκριμένα, σε μια σφαίρα το άθροισμα των γωνιών ενός τριγώνου είναι

180° × (1 + 4f),

όπου f είναι το ποσοστό της σφαίρας που περικλείεται από το τρίγωνο. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι έχουμε σχεδιάσεισει ένα τρίγωνο στην επιφάνεια της Γης με κορυφές στο Βόρειο Πόλο, σε ένα σημείο στον ισημερινό με γεωγραφικό μήκος 0° και σε ένα σημείο στον ισημερινό με γεωγραφικό μήκος 90° δυτικό. Η μέγιστος κύκλος που ενώνει τα δύο τελευταία σημεία είναι ο ισημερινός και οι μέγιστοι κύκλοι που ενώνουν κάθε ένα από αυτά τα σημεία με τον Βόρειο Πόλο είναι ένας μεσημβρινός. Έτσι υπάρχουν ορθές γωνίες στα δύο σημεία στον ισημερινό και η γωνία στο Βόρειο Πόλο είναι επίσης 90° (επειδή οι άλλες δύο κορυφές διαφέρουν κατά 90° γεωγραφικού μήκους). Έτσι το άθροισμα των γωνιών σε αυτό το τρίγωνο είναι 90° + 90° + 90° = 270°. Το τρίγωνο περικλείει το 1/4 του βόρειου ημισφαιρίου (τα 90°/360°, όπως φαίνεται από το Βόρειο Πόλο) και ως εκ τούτου το 1/8 της επιφάνειας της Γης, δηλ. f=1/8. Έτσι ο τύπος δίνει σωστά το άθροισμα των γωνιών του τριγώνου ως 270°.

Από τον παραπάνω τύπο μπορούμε επίσης να δούμε ότι η επιφάνεια της Γης είναι τοπικά επίπεδη: Αν σχεδιάσουμε ένα οσοδήποτε μικρό τρίγωνο στη γειτονιά ενός σημείου στην επιφάνεια της Γης, το κλάσμα f της επιφάνειας της Γης το οποίο περικλείεται από το τρίγωνο θα να είναι περίπου μηδέν. Στην περίπτωση αυτή, ο τύπος δίνει περίπου 180°, όπου γνωρίζουμε ότι είναι το άθροισμα στην Ευκλείδεια γεωμετρία, άρα το τρίγωνο είναι περίπου επίπεδο.

Τρίγωνα στην κατασκευή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η Flatiron Building στη Νέα Υόρκη διαμορφώνεται όπως ένα τριγωνικό πρίσμα

Τα ορθογώνια ήταν η πιο δημοφιλής και κοινή γεωμετρική μορφή για τα κτίρια αφού το σχήμα είναι εύκολο να ταχτοποιηθεί και να οργανωθεί.Ως πρότυπο, είναι εύκολο να σχεδιαστούν έπιπλα και φωτιστικά για να χωρέσουν μέσα σε ορθογώνια κτίρια. Όμως, τα τριγωνικά, ενώ είναι πιο δύσκολο να χρησιμοποιηθούν, προσφέρουν μια μεγάλη δύναμη. Καθώς η τεχνολογία υπολογιστών βοηθά τους αρχιτέκτονες στο δημιουργικό σχεδιασμό νέων κτιρίων, τριγωνικά σχήματα γίνονται όλο και πιο διαδεδομένα, όπως τμημάτων κτιρίων και ως πρωταρχικό σχήμα για ορισμένους τύπους των ουρανοξυστών, καθώς και σε οικοδομικά υλικά. Στο Τόκιο, το 1989, οι αρχιτέκτονες είχαν αναρωτηθεί αν ήταν δυνατό να οικοδομήσουμε ένα 500-όροφο πύργο για να παρέχετε οικονομικά προσιτός χώρος γραφείων για αυτή την πυκνή πόλη, αλλά με τον κίνδυνο σε κτίρια από τους σεισμούς, αρχιτέκτονες θεώρησαν ότι ένα τριγωνικό σχήμα θα ήταν αναγκαίο αν ένα τέτοιο κτίριο θα μπορούσε ποτέ να έχει κατασκευαστεί (δεν έχει από το 2011) [33]. Στη Νέα Υόρκη, στο Broadway crisscrosses major avenues, τα προκύπτοντα κομμένα τεμάχια έχουν κοπεί ως τρίγωνα, και τα κτίρια έχουν κατασκευαστεί σε αυτά τα σχήματα. Ένα τέτοιο κτήριο είναι το τριγωνικού σχήματος κτίριο Flatiron που παραδέχονται πραγματικά οι άνθρωποι των ακινήτων έχει «κυκεώνας των αμήχανη χώρους που δεν φιλοξενήσει άνετα μοντέρνα έπιπλα γραφείου", αλλά αυτό δεν εμπόδισε τη δομή από το να γίνει ένα ορόσημο εικονίδιο. [34] Οι σχεδιαστές έχουν κάνει σπίτια Νορβηγία με τριγωνικό θέματα [35] σχήματα τριγωνικά έχουν εμφανιστεί σε εκκλησίες [36]καθώς και δημόσια κτίρια, συμπεριλαμβανομένων των κολεγίων [37] , καθώς και υποστηρίζονται για τα καινοτόμα σχέδια σε σπίτια [38].Τα τρίγωνα είναι ανθεκτικό, ενώ ένα ορθογώνιο μπορεί να καταρρεύσει σε μια παραλληλόγραμμη πίεση σε ένα από τα σημεία του, τα τριγωνικά έχουν μια φυσική δύναμη που υποστηρίζει την κατασκευή έναντι πλευρικών πιέσεων. Ένα τρίγωνο δεν θα αλλάξει σχήμα εκτός αν οι πλευρές του κάμπτονται ή να επεκταθεί ή να σπάσει ή αν σπάσει αρθρώσεις του. Στην ουσία, κάθε μία από τις τρεις πλευρές στηρίζει τις άλλες δύο. Ένα ορθογώνιο, αντίθετα, εξαρτάται περισσότερο από την αντοχή των αρθρώσεων της σε μια δομική έννοια. Μερικές καινοτόμοι σχεδιαστές έχουν προτείνει τούβλα κάνοντας τα όχι από ορθογώνια, αλλά με τριγωνικά σχήματα που μπορούν να συνδυαστούν σε τρεις διαστάσεις. [39] Είναι πιθανό ότι τρίγωνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλο και περισσότερο σε νέους τρόπους, όπως αυξήσεις αρχιτεκτονική στην πολυπλοκότητα. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι τα τρίγωνα είναι ισχυρές από την άποψη της ακαμψίας, αλλά ενώ συσκευάζεται σε ένα tessellating τρίγωνων ρύθμιση δεν είναι τόσο ισχυρή όσο εξάγωνα υπό συμπίεση (εξ ου και η επικράτηση της εξαγωνικές μορφές στη φύση). Ψηφιδωτό τρίγωνα εξακολουθούν να διατηρούν ανώτερη δύναμη για προβόλους όμως, και αυτό είναι η βάση για ένα από τα ισχυρότερα κατασκευές άνθρωπο, η τετραδική αντηρίδες.

Ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Το άθροισμα των γωνιών ενός τριγώνου ισούται με μία ευθεία γωνία (180°).
Το άθροισμα των γωνιών τριγώνου ισούται με μία πλήρη γωνία

Απόδειξη: Από την κορυφή Α τριγώνου ΑΒΓ φέρνουμε παράλληλη χΆχ προς την απέναντι πλευρά ΒΓ, όπως φαίνεται στο αντίστοιχο σχήμα. Επειδή οι χ'Αχ, ΒΓ είναι παράλληλες από κατασκευή, θα έχουμε τις ισότητες γωνιών Β = χ'ΑΒ ως εντός εναλλάξ και όμοια Γ = χΑΓ, άρα:

Α + Β + Γ = Α + χ'ΑΒ + χΑΓ = 180°.
  • Αν δύο τρίγωνα έχουν δύο γωνίες ίσες μία προς μία, τότε έχουν και τις τρίτες γωνίες τους ίσες.

Απόδειξη: Αν Β=Β', Γ=Γ' τότε Α = 180-Β-Γ = 180-Β'-Γ' = Α'.

  • Κάθε εξωτερική γωνία τριγώνου είναι ίση με το άθροισμα των (δύο) απέναντι εσωτερικών γωνιών.

Απόδειξη: Αεξ = 180-Α = 180-(180-Β-Γ) = Β+Γ, ό.έ.δ.

Ας είναι Κ το μέσο της ΑΒ. Ισχύει ότι: αν Λ το μέσο της ΑΓ τότε ΚΛ // ΒΓ και αντίστροφα. Αναλυτικότερα:

  • Το ευθύγραμμο τμήμα που ενώνει τα μέσα των δύο πλευρών ενός τριγώνου θα είναι παράλληλο προς την τρίτη πλευρά και ίσο με το μισό της.
Το ευθύγραμμο τμήμα που ενώνει τα μέσα Κ, Λ των δύο πλευρών ενός τριγώνου είναι παράλληλο προς την τρίτη πλευρά και ίσο με το μισό της

Απόδειξη: Ας είναι ΑΒΓ ένα τρίγωνο και Κ, Λ τα μέσα των ΑΒ, ΑΓ αντίστοιχα. Αν Κ'Λ είναι το συμμετρικό του Κ ως προς το Λ τότε το ΑΚ'ΓΚ είναι παραλληλόγραμμο (αφού οι διαγώνιοί του ΑΓ και ΚΚ' διχοτομούνται). Τότε τα Κ'Γ και ΑΚ είναι παράλληλα και ίσα, καθώς και τα Κ'Γ, ΚΒ· άρα το ΚΚ'ΓΒ είναι παραλληλόγραμμο (αφού έχει ίσες και παράλληλες δύο απέναντι πλευρές). Τότε έχουμε: ΚΚ', ΒΓ παράλληλα και ίσα, άρα 2ΚΛ, ΒΓ παράλληλα και ίσα, άρα ΚΛ, ΒΓ/2 παράλληλα και ίσα.

  • Αν από το μέσο μίας πλευράς τριγώνου φέρουμε παράλληλη προς μία άλλη πλευρά τότε η παράλληλη θα διέρχεται από το μέσο της τρίτης πλευράς.
Η παράλληλη από το μέσο Κ πλευράς προς άλλη πλευρά διέρχεται από το μέσο Λ της τρίτης πλευράς

Απόδειξη: Ας είναι ΑΒΓ τρίγωνο και Κ το μέσο της ΑΒ. Φέρνουμε Κχ παράλληλη προς τη ΒΓ που τέμνει την ΑΓ στο Λ. Αν το Λ δεν είναι το μέσο της ΑΓ, ας υποθέσουμε ότι είναι το Λ'. Τότε, από την προηγούμενη ιδιότητα, η ΚΛ' θα είναι παράλληλη προς τη ΒΓ. Αυτό είναι άτοπο με βάση το αξίωμα παραλληλίας, αφού από το Κ θα διέρχονται δύο διαφορετικές παράλληλες προς τη ΒΓ. Άρα το Λ είναι το μέσο της ΑΓ.

Το τρίγωνο σε μη ευκλείδειες γεωμετρίες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στις Ρημάνειες γεωμετρίες, το άθροισμα των γωνιών ενός τριγώνου γενικά διαφέρει των 180° (σε χώρους σταθερής καμπυλότητας η διαφορά είναι γενικά ανάλογη του εμβαδού του τριγώνου).

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Commons logo
Τα Wikimedia Commons έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα


Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Weisstein, Eric W., "Scalene triangle" από το MathWorld.
  2. 2,0 2,1 Weisstein, Eric W., "Isosceles Triangle" από το MathWorld.
  3. Weisstein, Eric W., "Equilateral Triangle" από το MathWorld.
  4. Zeidler, Eberhard (2004). Oxford User's Guide to Mathematics. Oxford University Press. σελ. 729. ISBN 978-0-19-850763-5. 
  5. Proof in Euclid's Elements (Book I, Proposition 32)
  6. Vardan Verdiyan & Daniel Campos Salas, "Simple trigonometric substitutions with broad results", Mathematical Reflections no 6, 2007.
  7. 7,0 7,1 Prof. David E. Joyce. «The Laws of Cosines and Sines». Clark University. http://www.clarku.edu/~djoyce/trig/laws.html. Ανακτήθηκε στις 2008-11-01. 
  8. Weisstein, Eric W.. «Law of Tangents». Wolfram MathWorld. http://mathworld.wolfram.com/LawofTangents.html. Ανακτήθηκε στις 2012-07-26. 
  9. Aryabhatiya Πρότυπο:Lang-mr, Mohan Apte, Pune, India, Rajhans Publications, 2009, p.63, ISBN 978-81-7434-480-9
  10. Weisstein, Eric W., "Triangle area" από το MathWorld.
  11. Weisstein, Eric W., "Triangle" από το MathWorld.
  12. Bart Braden (1986). "The Surveyor's Area Formula". The College Mathematics Journal 17 (4): 326–337. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2003-11-05. http://web.archive.org/web/20031105063724/http://www.maa.org/pubs/Calc_articles/ma063.pdf. 
  13. Benyi, Arpad, "A Heron-type formula for the triangle," Mathematical Gazette" 87, July 2003, 324–326.
  14. Mitchell, Douglas W., "A Heron-type formula for the reciprocal area of a triangle," Mathematical Gazette 89, November 2005, 494.
  15. Mitchell, Douglas W., "A Heron-type area formula in terms of sines," Mathematical Gazette 93, March 2009, 108–109.
  16. «Circumradius». AoPSWiki. http://www.artofproblemsolving.com/Wiki/index.php/Circumradius. Ανακτήθηκε στις 2012-07-26. 
  17. Mitchell, Douglas W., "The area of a quadrilateral," Mathematical Gazette 93, July 2009, 306–309.
  18. Pathan, Alex, and Tony Collyer, "Area properties of triangles revisited," Mathematical Gazette 89, November 2005, 495–497.
  19. Baker, Marcus, "A collection of formulae for the area of a plane triangle," Annals of Mathematics, part 1 in vol. 1(6), January 1885, 134–138; part 2 in vol. 2(1), September 1885, 11–18. The formulas given here are #9, #39a, #39b, #42, and #49. The reader is advised that several of the formulas in this source are not correct.
  20. Chakerian, G. D. "A Distorted View of Geometry." Ch. 7 in Mathematical Plums (R. Honsberger, editor). Washington, DC: Mathematical Association of America, 1979: 147.
  21. Rosenberg, Steven; Spillane, Michael; and Wulf, Daniel B. "Heron triangles and moduli spaces", Mathematics Teacher 101, May 2008, 656–663.
  22. Dunn, J.A., and Pretty, J.E., "Halving a triangle," Mathematical Gazette 56, May 1972, 105–108.
  23. 23,0 23,1 23,2 23,3 23,4 23,5 23,6 23,7 Altshiller-Court, Nathan, College Geometry, Dover, 2007.
  24. Mitchell, Douglas W. (2013), "Perpendicular Bisectors of Triangle Sides", Forum Geometricorum 13, 53-59.
  25. Longuet-Higgins, Michael S., "On the ratio of the inradius to the circumradius of a triangle", Mathematical Gazette 87, March 2003, 119–120.
  26. 26,0 26,1 26,2 Johnson, Roger A., Advanced Euclidean Geometry, Dover Publ. Co., 2007
  27. Kalman, Dan. "An Elementary Proof of Marden's Theorem", 2008, American Mathematical Monthly 115, 330–338.
  28. Allaire, Patricia R.; Zhou, Junmin; and Yao, Haishen, "Proving a nineteenth century ellipse identity", Mathematical Gazette 96, March 2012, 161–165.
  29. Bailey, Herbert, and DeTemple, Duane, "Squares inscribed in angles and triangles", Mathematics Magazine 71(4), 1998, 278–284.
  30. Victor Oxman and Moshe Stupel, "Why Are the Side Lengths of the Squares Inscribed in a Triangle so Close to Each Other?", Forum Geometricorum 13 (2013) 113–115.
  31. Lord, N. J., "Isosceles subdivisions of triangles", Mathematical Gazette 66, June 1982, 136–137.
  32. Watkins, Matthew, Useful Mathematical and Physical Formulae, Walker and Co., 2000.[31]
  33. Associated Press (1989-11-10). «Tokyo Designers Envision 500-Story Tower». Los Angeles Times. http://articles.latimes.com/1989-11-10/business/fi-1169_1_stories-tokyo-design. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «A construction company said Thursday that it has designed a 500-story skyscraper for Tokyo, ... The building is shaped like a triangle, becoming smaller at the top to help it absorb shock waves. It would have a number of tunnels to let typhoon winds pass through rather than hitting the building with full force.» 
  34. Stapinski, Helene (2010-05-26). «A Quirky Building That Has Charmed Its Tenants». The New York Times. http://www.nytimes.com/2010/05/26/realestate/commercial/26flatiron.html. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «Though it is hard to configure office space in a triangle» 
  35. Jodidio, Philip (2009). «Triangle House in Norway». Architecture Week. http://www.architectureweek.com/2010/1215/design_2-1.html. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «Local zoning restrictions determined both the plan and the height of the Triangle House in Nesodden, Norway, which offers views toward the sea through a surrounding pine forest.» 
  36. Metz, Tracy (July 2009). «The Chapel of the Deaconesses of Reuilly». Architectural Record. http://archrecord.construction.com/projects/portfolio/archives/0907chapel-1.asp. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «the classical functions of a church in two pure forms: a stark triangle of glass and, inside it, a rounded, egglike structure made of wood.» 
  37. Deborah Snoonian, P.E. (2011-03-05). «Tech Briefs: Seismic framing technology and smart siting aid a California community college». Architectural Record. http://archrecord.construction.com/features/digital/archives/0508dignews-1.asp. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «More strength, less material ... They share a common material language of structural steel, glass and metal panels, and stucco cladding; their angular, dynamic volumes, folded roof plates, and triangular forms are meant to suggest the plate tectonics of the shifting ground planes they sit on.» 
  38. Sarah Amelar (November 2006). «Prairie Ridge Ecostation for Wildlife and Learning». Architectural Record. http://archrecord.construction.com/projects/bts/archives/civic/06_prairieridge/default.asp. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «Perched like a tree house, the $300,000 structure sits lightly on the terrain, letting the land flow beneath it. Much of the building rests on three triangular heavy-timber frames on a concrete pad.» 
  39. Joshua Rothman (2011-03-13). «Building a better brick». Boston Globe. http://www.boston.com/bostonglobe/ideas/articles/2011/03/13/building_a_better_brick/. Ανακτήθηκε στις 2011-03-05. «Bricks are among the world’s oldest building materials — the first were used as long ago as 7,500 B.C. ... An especially beautiful proposal by Rizal Muslimin at the Massachusetts Institute of Technology came in as a runner-up: BeadBricks are flat, triangular bricks that can be combined in three dimensions (rather than the usual two).» 

Σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Euclid defines isosceles triangles based on the number of equal sides, i.e. only two equal sides. An alternative approach defines isosceles triangles based on shared properties, i.e. equilateral triangles are a special case of isosceles triangles. wikt:Isosceles triangle
  2. The n external angles of any n-sided convex polygon add up to 360 degrees.
  3. Again, in all cases "mirror images" are also similar.
  4. All pairs of congruent triangles are also similar; but not all pairs of similar triangles are congruent.