2. Pole trójkąta
Trójkąt jest figurą, która „cieszy się szczególnymi względami” wśród autorów programów szkolnych. Pomyślcie bowiem, gdy nauczyciel w szkole poprosi o podanie wzoru na pole prostokąta jest niemal pewne, że przywołany zostanie tylko jeden – ten, w którym liczymy iloczyn długości boków: . Raczej nikt nie powie, że pole prostokąta wyraża się np. wzorem , gdzie jest długością przekątnej, a kątem między przekątnymi. Tymczasem swoistym elementarzem, w odniesieniu do trójkąta, jest nie tylko wzór, w którym liczymy połowę iloczynu długości podstawy i wysokości, ale także ten, często przywoływanym przy konstruowaniu zadań zamkniętych na maturę z matematyki, gdzie wykorzystujemy kąt między bokami, tj.: , czy ten najkrótszy i często nieuświadomiony: , który łączy promień okręgu wpisanego i obwód trójkąta. Ale teraz nadszedł czas, by te wzory wykorzystać.
Zastosujesz najważniejsze wzory na pole trójkąta.
Dobierzesz wzór do danych zawartych w zadaniu.
Wykorzystasz fakt, że bez względu na wykorzystany wzór, pole trójkąta jest wartością stałą.
Pole trójkąta możemy obliczyć za pomocą szeregu dostępnych wzorów. Wybór wzoru jest uzależniony od danych zawartych w zadaniu.

W przypadku, gdy dysponujemy długością boku trójkąta oraz długością wysokościwysokości opuszczonej na ten bok, to możemy wykorzystać bardzo dobrze znany wzór:
Oczywiście wzór ten możemy zastosować dla innych boków trójkąta, bowiem:
Zauważmy, że z definicji funkcji sinus mamy , a stąd po przekształceniu . Zatem wzór na pole trójkąta możemy zapisać jako
Naturalnie, możemy to uczynić dla każdego z kątów.
Pole trójkąta możemy obliczyć też wykorzystując informacje o długościach boków i długości promienia okręgu opisanego na trójkącie. Wzór ten ma postać:
Przyjrzyjmy się teraz sytuacji, gdy dany mamy promień okręgu wpisanego w trójkąt i długości jego boków.

Jeżeli w trójkącie poprowadzimy odcinki łączące wierzchołki ze środkiem okręgu wpisanego w ten trójkąt, to otrzymamy trzy mniejsze trójkąty: , , . Łatwo zauważyć, że wysokość każdego z nich jest równa długości promienia okręgu wpisanego w ten trójkąt. Sumując pola trzech powstałych trójkątów, otrzymujemy pole trójkąta :
,
gdzie oznacza połowę obwodu trójkąta: ,
Tym samym otrzymaliśmy jeszcze jeden wzór na pole trójkąta.
Pole trójkąta możemy obliczyć korzystając ze wzoru Herona:
gdzie oraz , , są długościami boków trójkąta. Dowód na prawdziwość tego wzoru znajdziesz na następnej stronie.
Rozważmy trójkąt taki, jak na rysunku,

gdzie kąt przy wierzchołku ma miarę . Niestety żaden z zaproponowanych wzorów nie pozwala na obliczenie pola trójkąta w bezpośredni sposób. Zauważmy jednak, że pole trójkąta jest równe sumie pól trójkątów oraz .
Obliczmy zatem pole trójkąta .

Wiemy, że kąt ma miarę , bowiem suma kątów w trójkącie wynosi . Możemy teraz łatwo obliczyć pole trójkąta korzystając ze wzoru
.
Podstawiamy dostępne wartości i dostajemy
.
Z kolei do obliczenia pola trójkąta możemy wykorzystać podstawowy, znany ze szkoły podstawowej wzór
bowiem bok jest wysokością opuszczoną na bok . Mamy zatem
.
Ostatecznie pole trójkąta wynosi .
Uwaga!
Do obliczenia pola trójkąta można było również wykorzystać podstawowy wzór, jednak niezbędne byłoby wyznaczenie długości odcinka ze wzoru Pitagorasa.
Dany jest trójkąt , w którym i . Na boku leży punkt taki, że oraz . Obliczymy pole trójkąta .
Rozwiązanie
Stworzymy odpowiedni rysunek.

Z podanego stosunku w treści zadania wiemy, że istnieje taka liczba , że oraz . Zauważmy, że trójkąt jest równoramienny zatem wysokość podzieli odcinek równo na połowę. Oznaczymy spodek wysokości literą . Zatem .
Skorzystamy z twierdzenia Pitagorasa dla trójkąta oraz . Otrzymujemy wówczas
oraz .
Przekształcamy obydwa równania
oraz .
Stąd otrzymujemy, że
,
,
,
.
Wyznaczymy długość podstawy oraz wysokość .
Zatem .
W trójkąt prostokątny wpisano okrąg. Punkt styczności dzieli przeciwprostokątną na odcinki długości oraz . Wykaż, że pole trójkąta jest równe .
Rozwiązanie
Na podstawie treści zadania stworzymy odpowiedni rysunek.

Z podobieństwa trójkątów oraz wynika, że . Podobnie z podobieństwa trójkątów oraz wynika, że . Zatem oraz .
Możemy zapisać pole trójkąta jako oraz .
Przyrównujemy otrzymane wyrażenia i dostajemy w ten sposób równanie .
Przekształcamy je w następujący sposób
,
,
,
.
Zatem udowodniliśmy tezę z treści zadania.
W trójkącie : , , miara kąta przy wierzchołku kąta wynosi . Obliczymy długość promienia okręgu wpisanego w ten trójkąt.
Rozwiązanie

Użyjemy wzoru na długość promienia okręgu wpisanego w trójkąt:
, zatem .
Znane są długości dwu przyprostokątnych. Możemy obliczyć długość przeciwprostokątnej oraz pole trójkąta.
Na podstawie twierdzenia Pitagorasa mamy:
.
Wyznaczymy teraz pole trójkąta :
.
Następnie obliczymy połowę obwodu trójkąta:
.
W ten sposób długość promienia okręgu wpisanego w trójkąt jest równa:
.
W prostokątny trójkąt równoramienny o polu wpisano koło. Wyznaczymy długość promienia tego koła.
Rozwiązanie
Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku:

Wiemy, że pole w prostokątnym trójkącie równoramiennym jest równe połowie iloczynu długości przyprostokątnych. Zatem: stąd .
Zatem lub .
Ponieważ długość boku trójkąta nie może być liczbą ujemną, zatem .
Długość przeciwprostokątnej możemy obliczyć z twierdzenia Pitagorasa, albo zauważyć, że nasz trójkąt jest połową kwadratu, a przeciwprostokątna jest przekątną tego kwadratu. Zatem przeciwprostokątna ma długość .
Możemy zatem obliczyć obwód naszego trójkąta, który wynosi .
Wstawiając dostępne dane do wzoru mamy .
Zatem długość promienia koła wynosi .
W trójkąt równoramienny o bokach długości , , wpisano okrąg. Wyznacz stosunek pola koła ograniczonego tym okręgiem do pola trójkąta.
Rozwiązanie
Musimy wyznaczyć zarówno pole trójkąta, jak też pole kołapole koła. Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku:

Z twierdzenia Pitagorasa otrzymujemy .
Stąd:
,
czyli:
i ostatecznie:
.
Po zastosowaniu znanego wzoru na pole trójkąta: mamy .
Zauważmy ponadto, że połowa obwodu naszego trójkąta wynosi .
Stąd, po zastosowaniu wzoru: mamy .
Pole koła o promieniu długości r zadane jest wzorem .
Zatem, w naszym przypadku: .
Ostatecznie, stosunek pola koła do pola trójkąta wynosi: .
Co po usunięciu niewymierności z mianownika daje: .
W trójkącie równoramiennym o obwodzie , gdzie , stosunek długości boków i wynosi . Wyznacz długość promienia okręgu wpisanego w ten trójkąt.
Rozwiązanie
Oznaczmy boki trójkąta jak na rysunku poniżej:

Wówczas obwód tego trójkąta można wyrazić w następujący sposób: , czyli , skąd .
Zatem boki naszego trójkąta mają długości , .
Wysokość tego trójkąta można łatwo obliczyć z twierdzenia Pitagorasa, a mianowicie , czyli . Stąd .
Możemy teraz obliczyć pole trójkąta, które wynosi .
Ostatecznie długość promienia okręgu wpisanego obliczamy ze wzoru .
Obliczymy pole trójkąta prostokątnego, w którym jedna przyprostokątna ma długość , a promień okręgu opisanego na tym trójkącie wynosi .
Rozwiązanie:
Narysujmy trójkąt oraz opisany na nim okrąg i wprowadźmy oznaczenia, jak na rysunku.

Niech będzie długością promienia okręgu opisanego na tym trójkącie. Zatem
Zatem do wyznaczenia wartości rozwiązujemy równanie, utworzone na podstawie twierdzenia Pitagorasa:
, czyli
Wobec tego pole trójkąta wynosi:
Galeria zdjęć interaktywnych
Zapoznaj się z przykładami w galerii zdjęć interaktywnych i na ich podstawie wykonaj polecenia poniżej.
Oblicz długość podstawy trójkąta równoramiennego, w którym stosunek długości podstawy do długości ramienia wynosi , jeśli pole trójkąta równoramiennego wynosi .
Oblicz pole oraz długość ramienia i podstawy w trójkącie równoramiennym, w którym ramię jest dwa razy dłuższe od podstawy, jeśli suma długości promienia okręgu opisanego i długości promienia okręgu wpisanego w ten trójkąt wynosi.
Zapoznaj się z przykładami przedstawionymi w animacji, a następnie wykonaj polecenia.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RDAP9PFMB825X
Film nawiązujący do treści materiału dotyczącej zależności między polem trójkąta a promieniem koła wpisanego w ten trójkąt.
Oblicz pole koła wpisanego w trójkąt o bokach , , .
W trójkąt, którego boki są trzema kolejnymi liczbami naturalnymi, wpisano okrąg o polu równym . Wyznacz boki tego trójkąta jeśli wiadomo, że jego pole wynosi .
Zestaw ćwiczeń interaktywnych
Bok 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a znajduje się na przeciwko wierzchołka A.
Bok 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a znajduje się na przeciwko wierzchołka B.
Bok 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a znajduje się na przeciwko wierzchołka C.
Wysokość upuszczoną na bok a oznaczamy 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a.
Wysokość upuszczoną na bok b oznaczamy 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a.
Wysokość upuszczoną na bok c oznaczamy 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a.
Kąt przy wierzchołku A oznaczamy jako 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a.
Kąt przy wierzchołku B oznaczamy jako 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a.
Kąt przy wierzchołku A oznaczamy jako 1. c, 2. GAMMA, 3. h indeks dolny, c, koniec indeksu dolnego, 4. b, 5. h indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, 6. h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, 7. BETA, 8. alfa, 9. a.
Dla danego trójkąta oblicz brakujące wartości, a następnie przenieś je w odpowiednie miejsca.

- b, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
- h indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
- sinus alfa, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
- sinus GAMMA, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
- r, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
- R, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
- P, równa się 1. dwa, 2. trzydzieści, 3. trzynaście, 4. początek ułamka, pięć, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 5. początek ułamka, sześćdziesiąt, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 6. początek ułamka, dwanaście, mianownik, trzynaście, koniec ułamka, 7. początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
Dany jest równoramienny trójkąt prostokątny o polu .

Podaj pole sumy półkoli.
Wyznacz pole koła opisanego na trójkącie o bokach długości , i .
Jeżeli promień okręgu opisanego na trójkącie prostokątnym ma długość sześć, a jedna z przyprostokątnych jest równa osiem, to pole powierzchni tego trójkąta jest równe 1. dwadzieścia cztery pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka, 2. trzydzieści dwa, 3. szesnaście pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka, 4. dwanaście pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka, 5. trzydzieści dwa pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka, 6. szesnaście.
Jeżeli promień okręgu opisanego na trójkącie prostokątnym równoramiennym ma długość cztery, to pole powierzchni tego trójkąta wynosi 1. dwadzieścia cztery pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka, 2. trzydzieści dwa, 3. szesnaście pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka, 4. dwanaście pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka, 5. trzydzieści dwa pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka, 6. szesnaście.
Na podstawie rysunku zaznacz zdania, które są prawdziwe.

P, równa się, dziewięć pierwiastek kwadratowy z trzy Możliwe odpowiedzi: 1. Ilustracja przedstawia trójkąt o podstawie 8 wpisany w okrąg. Promienie okręgu mają długość pięć., 2. Ilustracja przedstawia trójkąt prostokątny o przyprostokątnych 12 i 5 oraz przeciwprostokątnej c opisany na okręgu o promieniu R. Przeciwprostokątna to dwa promienie okręgu., 3. Ilustracja przedstawia trójkąt równoboczny o boku 6 wpisany w okrąg. Promień okręgu ma długość R. R, równa się, początek ułamka, trzynaście, mianownik, dwa, koniec ułamka
P, równa się, trzydzieści Możliwe odpowiedzi: 1. Ilustracja przedstawia trójkąt o podstawie 8 wpisany w okrąg. Promienie okręgu mają długość pięć., 2. Ilustracja przedstawia trójkąt prostokątny o przyprostokątnych 12 i 5 oraz przeciwprostokątnej c opisany na okręgu o promieniu R. Przeciwprostokątna to dwa promienie okręgu., 3. Ilustracja przedstawia trójkąt równoboczny o boku 6 wpisany w okrąg. Promień okręgu ma długość R. R, równa się, pięć
P, równa się, trzydzieści dwa Możliwe odpowiedzi: 1. Ilustracja przedstawia trójkąt o podstawie 8 wpisany w okrąg. Promienie okręgu mają długość pięć., 2. Ilustracja przedstawia trójkąt prostokątny o przyprostokątnych 12 i 5 oraz przeciwprostokątnej c opisany na okręgu o promieniu R. Przeciwprostokątna to dwa promienie okręgu., 3. Ilustracja przedstawia trójkąt równoboczny o boku 6 wpisany w okrąg. Promień okręgu ma długość R.
Oblicz pole trójkąta prostokątnego równoramiennego, jeżeli promień okręgu opisanego na tym trójkącie ma długość .
Oblicz obwód koła opisanego na trójkącie o bokach długości , i .
W trójkącie dane są:
pole ,
promień okręgu opisanego na tym trójkącie ,
długość jednego boku ,
obwód trójkąta .
Wyznacz długości pozostałych boków tego trójkąta.
Słownik
to odcinek poprowadzony z wierzchołka opuszczony pod kątem prostym na prostą zawierającą przeciwległy bok
to okrąg, który jest styczny do wszystkich boków trójkąta. Środek tego okręgu leży w punkcie przecięcia dwusiecznych kątów trójkąta
to okrąg, na którym leżą wszystkie wierzchołki trójkąta. Jego środek leży w punkcie przecięcia symetralnych boków trójkąta
pole koła o promieniu zadane jest wzorem
