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三心拱的面积计算公式是什么 如何证明公式(三心拱周长计算公式图解)

三心拱的面积计算公式是什么 如何证明公式(三心拱周长计算公式图解)

更新时间:2024-08-27 11:53:05

三心拱的面积计算公式是什么 如何证明公式

三心拱指的是一种有三个圆弧构成的拱形,在建筑、土木工程等领域得到广泛应用。三心拱的面积可以通过以下公式计算出来:

S = (b/6) x [3a1a2 + (b2-a12)(a12-a22)]

其中,a1、a2是拱顶两端的半径值,b是裙带高,S是三心拱的面积。

证明公式的过程比较复杂,这里简单介绍一下。三心拱的形状是由三个圆弧构成,因此可以将其分为多个小块进行计算。具体来说,我们可以将三心拱分为若干个梯形、三角形等几何形状,每个小块的面积可以通过相应的公式计算出来,然后将所有小块的面积加起来即可得到整个三心拱的面积。这也就是该公式的来源。

三心拱的面积计算公式为:

$S=frac{1}{2}(frac{a^2}{4}+frac{b^2}{4}+frac{c^2}{4}+sqrt{(a^2+b^2+c^2)^2-2(a^4+b^4+c^4)})$

其中,a、b、c分别为三角形的边长。

证明:

1. 连接三角形的三个顶点与其对应的三心,分别为内心I、重心G、垂心H。记d(G, AB)为点G到线段AB的距离。

2. 利用欧拉不等式:OH² = 9R² - a² - b² - c²,其中R为外接圆半径。

3. 将三心拱分成三个小三角形ABC、ABH、HBC和一个四边形AHIG,分别计算它们的面积。其中,ABC和ABH的面积可以通过海龙公式求出,HBC的面积可以通过高度求出,AHIG的面积可以通过ABH、AHI、HIG、HGB、GBC、ABC六个小三角形的面积之和求出。

4. 将四个小三角形的面积与AHIG的面积相加,得到整个三心拱的面积,即为所求的公式。

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