Совет 1: Как найти периметр четырёхугольника

Четырехугольник представляет собой геометрическую фигуру, обладающую четырьмя сторонами и таким же количеством углов. Независимо от типов четырехугольников, для подсчета их периметра существует единый подход. Но у него есть свои разновидности, которые вытекают из типа четырехугольника.

Вам понадобится

• Знать все стороны четырехугольника.

Инструкция

1. Для того, чтобы рассчитать периметр четырехугольника ABCD со сторонами AB, BC, CD и DA, нужно сложить вместе каждую из его его сторон:
   
   P = AB+BC+CD+DA, где
   
   P - периметр четырехугольника.
2. Если дан квадрат со стороной a (у квадрата все стороны равны), то его периметр будет вычислен таким образом:
   
   P = 4*a.
   
3. Если дан прямоугольник или параллелограмм (у них обоих противолежащие стороны равны), то его площадь будет рассчитываться так:
   
   P = 2*(a+b), где a и b - стороны прямоугольника/параллелограмма.
   
4. Квадрат. Общеизвестно, что у квадрата есть 4 стороны и они равны. Поэтому формула для вычисления его периметра выглядит так:
   
   P=4а,
   
   где а – это длина одной стороны данной фигуры.
   
   Проще говоря, измерьте одну из сторон квадрата и умножьте эту цифру на количество сторон, то есть на 4. В нашем случае периметр равен 16 см (4*4).
5. Прямоугольник и ромб. У этих двух фигур только параллельные друг другу стороны равны, соответственно периметр определяется следующим образом:
   
   Р=2(а+b),
   
   где а и b – соприкасающиеся стороны. Таким образом, на нашем примере периметр прямоугольника равен 24 см (2*(8+4)).
6. Треугольник. Поскольку треугольники бывают совершенно разными – равнобедренными, неправильными, с прямыми углами, то единственным верным способом определить периметр такой фигуры является формула:
   
   Р=a+b+c.
   
   То есть для вычисления периметра треугольника просто измерьте длины всех трех сторон и сложите полученные цифры. В нашем случае периметр треугольника равен 10,7 см (2+5+3,7).
7. Круг. Периметр круга называют длиной окружности, которая вычисляется по особой формуле:
   
   Р=d*3,14,
   
   где d – это диаметр окружности, а 3,14 – это число «пи», которое специально выведено учеными для определения периметра данной геометрической фигуры. Наш круг (см.рисунок) имеет в диаметре 3 см, то есть периметр окружности равен 9,42см (3*3,14).
8. Чтобы измерить периметр произвольного многоугольника, измерьте при помощи линейки или другим измерительным прибором все его стороны, а затем найдите их сумму. Если дан четырехугольник со сторонами 5, 3, 7 и 4 см, которые измерены линейкой, найдите периметр, сложив их вместе Р=5+3+7+4=19 см.
9. Если же фигура произвольная и включает в себя не только прямые линии, то измерьте ее периметр обычной веревкой или ниткой. Для этого расположите ее так, чтобы она точно повторяла все линии, ограничивающие фигуру, и сделайте на ней отметку, если можно, просто обрежьте ее чтобы избежать путаницы. Затем при помощи рулетки или линейки, измерьте длину нитки, она и будет равна периметру данной фигуры. Обязательно следите за тем, чтобы нить максимально точно повторяла линию для большей точности результата.
10. Периметр сложной геометрической фигуры измеряйте роликовым дальномером (курвиметром). Для этого не линии намечается точка, в которую устанавливается ролик дальномера и прокатывается по ней, до возвращения в исходную точку. Дистанция, измеренная роликовым дальномером, и будет равна периметру фигуры.
11. Периметр некоторых геометрических фигур вычисляйте. Например, чтобы найти периметр любого правильного многоугольника (выпуклого многоугольника, стороны которого равны), длину стороны умножьте на количество углов или сторон (они равны). Чтобы найти периметр правильного треугольника со стороной 4 см умножьте это число на 3 (Р=4∙3=12 см).
12. Чтобы найти периметр произвольного треугольника, сложите длины всех его сторон. Если не даны все стороны, а есть углы между ними, найдите их по теореме синуса или косинуса. Если известны две стороны прямоугольного треугольника, третью найдите по теореме Пифагора и найдите их сумму. Например, если известно, что катеты прямоугольного треугольника равны 3 и 4 см, то гипотенуза будет равна √(3²+4²)=5 см. Тогда периметр Р=3+4+5=12 см.
13. Чтобы найти периметр круга, найдите длину окружности, которая его ограничивает. Для этого ее радиус r умножьте на число π≈3,14 и число 2 (P=L=2∙π∙r). Если известен диаметр, учитывайте, что он равен двум радиусам.
14. Вектор – это направленный отрезок, то есть величина, считающаяся заданной полностью, если задана его длина и направление (угол) к заданной оси. Положение вектора больше ничем не ограничено. Равными считаются два вектора, обладающие одинаковыми длинами и одним направлением. Поэтому при использовании координат векторы изображают радиус-векторами точек его конца (начало располагается в начале координат).
15. По определению: результирующим вектором геометрической суммы векторов называется вектор, исходящий из начала первого и имеющего конец в конце второго, при условии, что конец первого, совмещен с началом второго. Это можно продолжать и далее, строя цепочку аналогично расположенных векторов.
    Изобразите заданный четырехугольник ABCD векторами a, b, c и d в соответствии рис. 1. Очевидно, что при таком расположении результирующий вектор d=a+ b+c.
    
16. Скалярное произведение в данном случае удобнее всего определить на основе векторов a и d. Скалярное произведение, обозначаемое (a, d)= |a||d|cosф1. Здесь ф1 – угол между векторами a и d.
    Скалярное произведение векторов, заданных координатами, определяется следующими выражением:
    (a(ax, ay), d(dx, dy))=axdx+aydy, |a|^2= ax^2+ ay^2, |d|^2= dx^2+ dy^2, тогда
    cos Ф1=(axdx+aydy)/(sqrt(ax^2+ ay^2)sqrt(dx^2+ dy^2)).
17. Основные понятия векторной алгебры в привязке к поставленной задаче, приводят к тому, что для однозначной постановки этой задачи достаточно задание трех векторов, расположенных, допустим, на AB, BC, и CD, то есть a, b, c. Можно конечно сразу задать координаты точек A, B, C, D, но этот способ является избыточным (4 параметра вместо 3-х).
18. Пример. Четырехугольник ABCD задан векторами его сторон AB, BC, CD a(1,0), b(1,1), c(-1,2). Найти углы между его сторонами.
    Решение. В связи с изложенным выше, 4-й вектор (для AD)
    d(dx,dy)=a+ b+c={ax+bx +cx, ay+by+cy}={1,3}. Следуя методике вычисления угла между векторами а
    cosф1=(axdx+aydy)/(sqrt(ax^2+ ay^2)sqrt(dx^2+ dy^2))=1/sqrt(10), ф1=arcos(1/sqrt(10)).
    -cosф2=(axbx+ayby)/(sqrt(ax^2+ ay^2)sqrt(bx^2+ by^2))=1/sqrt2, ф2=arcos(-1/sqrt2), ф2=3п/4.
    -cosф3=(bxcx+bycy)/(sqrt(bx^2+ by^2)sqrt(cx^2+ cy^2))=1/(sqrt2sqrt5), ф3=arcos(-1/sqrt(10))=п-ф1.
    В соответствии с замечанием 2 - ф4=2п- ф1 - ф2- ф3=п/4.
19. Если в условиях задачи даны длины двух смежных сторон параллелограмма (a и b) и величина угла между ними (γ), то этого будет достаточно для вычисления обоих параметров. Для расчета периметра (P) четырехугольника сложите длины сторон и вдвое увеличьте полученное значение: P = 2*(a+b). Вычислять площадь (S) фигуры придется с помощью тригонометрической функции - синуса. Перемножьте длины сторон, а результат умножьте на синус известного угла: S = a*b*sin(γ).
20. Если известна длина лишь одной из сторон (a) параллелограмма, но есть данные о высоте (h) и величине угла (α) в любой из вершин многоугольника, то это позволит найти и периметр (P) и площадь (S). Сумма всех углов в любом четырехугольнике равна 360°, а в параллелограмме те из них, что лежат в противоположных вершинах, одинаковы. Поэтому для нахождения величины оставшегося неизвестным угла отнимите от 180° величину известного. После этого рассмотрите треугольник, составленный из высоты и лежащего напротив него угла, величины которых известны, а также неизвестной пока стороны. Примените к нему теорему синусов, и выясните, что длина стороны будет равна отношению высоты к синусу угла, лежащего напротив нее: h/sin(α).
21. После проведения предварительных расчетов предыдущего шага составьте нужные формулы. Подставьте полученное выражение в формулу нахождения периметра из первого шага и получите такое равенство: P = 2*(a+h/sin(α)). В том случае, если высота соединяет две противоположные стороны параллелограмма, длина которых дана в исходных условиях, для нахождения площади просто перемножьте эти два значения: S=a*h. Если же это условие не соблюдено, то подставьте в формулу выражение для другой стороны, полученное в предыдущем шаге: S=a*h/sin(α).
22. Уравнением F (x, y) можно задать кривую или прямую линию при выполнении двух условий: если координаты точки, которая не принадлежит заданной линии, не удовлетворяют уравнению; если каждая точка искомой линии со своими координатами удовлетворяет этому уравнению.
23. Уравнение вида x+√(y(2r-y) )=r arccos (r-y)/r задает в декартовых координатах циклоиду – траекторию, которая описывается точкой на окружности c радиусом r. При этом окружность не скользит по оси абсцисс, а катится. Какая при этом получается фигура, смотрите на рисунке 1.
    
24. Фигура, координаты точек которой задаются следующими уравнениями:
    x=(R+r) cosφ - rcos (R+r)/r φ
    y=(R+r) sinφ - rsin (R-r)/r φ,
    называется эпициклоидой. Она показывает траекторию, которую описывает точка на окружности с радиусом r. Эта окружность катится по другой окружности, имеющей радиус R, с внешней стороны. То, как выглядит эпициклоида, смотрите на рисунке 2.
    
25. Если окружность, имеющая радиус r, скользит по другой окружности с радиусом R с внутренней стороны, то траектория, описываемая точкой на движущейся фигуре, называется гипоциклоидой. Координаты точек полученной фигуры можно найти через следующие уравнения:
    
    x=(R-r)cosφ+rcos (R-r)/r φ
    y=(R-r)sinφ-rsin (R-r)/r φ
    
    На рисунке 3 изображен график гипоциклоиды.
    
26. Если вы видите параметрическое уравнение типа
    
    x=x ̥+Rcosφ
    y=y ̥+Rsinφ
    
    или каноническое уравнение в декартовой системе координат
    
    x2 + y2 = R2,
    
    то при построении графика вы получите окружность. Смотрите рисунок 4.
    
27. Уравнение вида
    
    x²/a² + y²/b² =1
    
    описывает геометрическую фигуру под названием эллипс. На рисунке 5 вы увидите график эллипса.
    
28. Уравнением квадрата будет следующее выражение:
    
    |x|+|y| = 1
    
    Обратите внимание, что в данном случае квадрат расположен по диагонали. То есть оси абсцисс и ординат, ограниченные вершинами квадрата, являются диагоналями этой геометрической фигуры. График, на котором изображено решение данного уравнения, смотрите на рисунке 6.
    
29. Параллелограммом в геометрии называется фигура с четырьмя углами, у которой параллельны противоположные стороны. Таким образом, ромб, квадрат и прямоугольник являются разновидностями этого четырехугольника.
30. Докажите, что две из противолежащих сторон равны и параллельны относительно друг друга. В параллелограмме ABCD это признак выглядит так: AB=CD и AB||CD. Нарисуйте диагональ АС. Полученные треугольники окажутся равными по второму признаку. АС - общая сторона, углы ВАС и АСD, также как и ВСА и CAD, равны как лежащие накрест при параллельных прямых AB и CD (дано в условии). Но так как эти накрест лежащие углы относятся и к сторонам AD и BC, значит эти отрезки также лежат на параллельных прямых, что и подвергалось доказательству.
31. Важным элементами доказательства, что ABCD параллелограмм, являются диагонали, так как в этой фигуре при пересечении в точке O они делятся на равные отрезки (AO=OC, BO=OD). Треугольники AOB и COD равны, так как равны их стороны в связи с данными условиями и вертикальные углы. Из этого следует, что и углы DBA и CDB также как и CAB и ACD равны.
32. Но эти же углы являются накрест лежащими при том, что прямые AB и CD параллельны, а роль диагонали выполняет секущая. Доказав таким образом, что и два других образованных диагоналями треугольники равны, вы получите, что данный четырехугольник параллелограмм.
33. Еще одно свойство, по которому можно доказать, что четырехугольник ABCD - параллелограмм звучит так: противоположные углы этой фигуры равны, то есть угол B равен углу D, а угол C равен A. Сумма углов треугольников, которые мы получим, если проведем диагональ AC, равна 180°. Исходя из этого получаем, что сумма всех углов данной фигуры ABCD равна 360°.
34. Вспомнив условия задачи, можно легко понять, что угол A и угол D в сумме составят 180°, аналогично угол C + угол D = 180°. В тоже время эти углы являются внутренними, лежат на одной стороне, при соответствующих им прямых и секущих. Отсюда следует, что прямые BC и AD параллельны, и приведенная фигура является параллелограммом.