Правильный многоугольник | |
---|---|
Правильный восьмиугольник |
|
Тип | Многоугольник |
Символ Шлефли | |
Вид симметрии | Диэдрическая группа |
Площадь | |
Внутренний угол | |
Свойства | |
выпуклый, вписанный, равносторонний, равноугольный[en], изотоксальный | |
Медиафайлы на Викискладе |
Пра́вильный многоуго́льник — выпуклый многоугольник, у которого равны все стороны и все углы между смежными сторонами.
Определение правильного многоугольника может зависеть от определения многоугольника: если он определён как плоская замкнутая ломаная, то появляется определение правильного звёздчатого многоугольника как невыпуклого многоугольника, у которого все стороны между собой равны и все углы между собой равны.
Связанные определения[править | править код]
- Центром правильного многоугольника называется его центр масс, совпадающий с центрами его вписанной и описанной окружностей.
Свойства[править | править код]
Координаты[править | править код]
Пусть и — координаты центра, а — радиус описанной вокруг правильного многоугольника окружности, — угловая координата первой вершины относительно центра, тогда декартовы координаты вершин правильного n-угольника определяются формулами:
где принимает значения от до .
Размеры[править | править код]
Правильный многоугольник, вписанный и описанный около окружности
Пусть — радиус описанной вокруг правильного многоугольника окружности, тогда радиус вписанной окружности равен
- ,
а длина стороны многоугольника равна
Площадь[править | править код]
Площадь правильного многоугольника с числом сторон и длиной стороны составляет:
- .
Площадь правильного многоугольника с числом сторон , вписанного в окружность радиуса , составляет:
- .
Площадь правильного многоугольника с числом сторон , описанного вокруг окружности радиуса , составляет:
Площадь правильного многоугольника с числом сторон равна
- ,
где — радиус вписанной окружности многоугольника, — длина его стороны, а – его периметр.
Периметр[править | править код]
Если нужно вычислить длину стороны правильного n-угольника, вписанного в окружность, зная длину окружности можно вычислить длину одной стороны многоугольника:
- — длина стороны правильного n-угольника.
Периметр равен
где — число сторон многоугольника.
Свойства диагоналей правильных многоугольников[править | править код]
- Максимальное количество диагоналей правильного -угольника, пересекающихся в одной точке, не являющейся его вершиной или центром, равно:
- Существуют лишь три исключения: данное число равно в треугольнике, в шестиугольнике и в двенадцатиугольнике.[3].
- При чётном в центре многоугольника пересекается диагонали.
Введём функцию , равную в случае, если делится на , и равную в противном случае. Тогда:
- Количество точек пересечения диагоналей правильного -угольника равно
- Где – число сочетаний из по [3].
- Количество частей, на которые правильный -угольник делят его диагонали, равно
- [3].
Применение[править | править код]
Правильными многоугольниками по определению являются грани правильных многогранников.
Древнегреческие математики (Антифонт, Брисон Гераклейский, Архимед и др.) использовали правильные многоугольники для вычисления числа π. Они вычисляли площади вписанных в окружность и описанных вокруг неё многоугольников, постепенно увеличивая число их сторон и получая таким образом оценку площади круга.[4]
История[править | править код]
Построение циркулем и линейкой правильного многоугольника с сторонами оставалось проблемой для математиков вплоть до XIX века. Такое построение идентично разделению окружности на равных частей, так как, соединив между собой точки, делящие окружность на части, можно получить искомый многоугольник.
Евклид в своих «Началах» занимался построением правильных многоугольников в книге IV, решая задачу для . Кроме этого, он уже определил первый критерий построимости многоугольников: хотя этот критерий и не был озвучен в «Началах», древнегреческие математики умели построить многоугольник с сторонами (при целом ), имея уже построенный многоугольник с числом сторон : пользуясь умением разбиения дуги на две части, из двух полуокружностей мы строим квадрат, потом правильный восьмиугольник, правильный шестнадцатиугольник и так далее. Кроме этого, в той же книге Евклид указывает и второй критерий построимости: если известно, как строить многоугольники с и сторонами, и и взаимно простые, то можно построить и многоугольник с сторонами. Это достигается построением многоугольника с сторонами и многоугольника с сторонами так, чтобы они были вписаны в одну окружность и чтобы одна вершина у них была общей – в таком случае некоторые две вершины этих многоугольников будут являться соседними вершинами -угольника. Синтезируя эти два способа, можно прийти к выводу, что древние математики умели строить правильные многоугольники с , и сторонами при любом целом неотрицательном .
Средневековая математика почти никак не продвинулась в этом вопросе. Лишь в 1796 году Карлу Фридриху Гауссу удалось доказать, что если число сторон правильного многоугольника равно простому числу Ферма, то его можно построить при помощи циркуля и линейки. На сегодняшний день известны следующие простые числа Ферма: . Вопрос о наличии или отсутствии других таких чисел остаётся открытым. Гаусс, в частности, первым смог доказать возможность построения правильного -угольника, а под конец жизни завещал выбить его на своём надгробии, однако скульптор отказался выполнять столь сложную работу.[5]
Из результата Гаусса мгновенно следовало, что правильный многоугольник возможно построить, если число его сторон равно , где — целое неотрицательное число, а — попарно различные простые числа Ферма. Гаусс подозревал, что это условие является не только достаточным, но и необходимым, но впервые это было доказано Пьером-Лораном Ванцелем в 1836 году. Итоговая теорема, совмещающая оба результата, называется Теоремой Гаусса-Ванцеля.
Последними результатами в области построения правильных многоугольников являются явные построения 17-, 257- и 65537-угольника. Первое было найдено Йоханнесом Эрхингером в 1825 году, второе — Фридрихом Юлиусом Ришело в 1832 году, а последнее — Иоганном Густавом Гермесом в 1894 году.
См. также[править | править код]
- Правильный многогранник
Примечания[править | править код]
- ↑ МАТВОКС
- ↑ treugolniki.ru. Дата обращения: 12 мая 2020. Архивировано 2 июля 2020 года.
- ↑ 1 2 3 Bjorn Poonen and Michael Rubinstein “The number of intersection points made by thediagonals of a regular polygon”. Дата обращения: 16 июля 2020. Архивировано 17 июля 2020 года.
- ↑ А. В. Жуков. О числе π. — М.: МЦНМО, 2002. ISBN 5-94057-030-5.
- ↑ Лабуда
На странице собраны калькуляторы и формулы, которые помогут найти и рассчитать площадь правильного многоугольника по стороне и количеству сторон, а также зная радиус вписанной и описанной окружностей.
Правильный многоугольник — это выпуклый многоугольник, у которого все стороны между собой равны и все углы между смежными сторонами равны.
Содержание:
- калькулятор площади правильного многоугольника
- формула площади правильного многоугольника через длину стороны
- формула площади правильного многоугольника радиус вписанной окружности
- формула площади правильного многоугольника радиус описанной окружности
- пример задачи
Формула площади правильного многоугольника через длину стороны и число сторон
S = dfrac{na^2}{4} cdot ctg dfrac{180°}{n}
a – длина стороны многоугольника
n – число сторон многоугольника
Формула площади правильного многоугольника через радиус вписанной окружности
S = nr^2 tg dfrac{180°}{n}
r – радиус вписанной в многоугольник окружности
n – число сторон многоугольника
Формула площади правильного многоугольника через радиус описанной окружности
S = dfrac{nR^2}{2} cdot sin dfrac{360°}{n}
R – радиус описанной в многоугольник окружности
n – число сторон многоугольника
Пример задачи на нахождение площади правильного многоугольника
Задача 1
Найдите площадь правильного n-угольника, если n = 6, r = 9 см, где r – радиус вписанной окружности.
Решение
Чтобы решить эту задачу мы используем вторую формулу.
S = nr^2 tg dfrac{180°}{n} = 6 cdot 9^2 cdot tg dfrac{180°}{6} = 6 cdot 81 cdot tg 30° = 486 cdot tg 30° = 486 cdot 0.57735027 approx 280.59223 : см^2
Ответ: 486 cdot tg 30° approx 280.59223 : см^2
Чтобы проверить ответ воспользуемся калькулятором .
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Правильный многоугольник представляет собой двумерную выпуклую фигуру, у которой все стороны и углы равны. Площадь некоторых многоугольников, таких как треугольников или четырехугольников, можно найти по простым формулам, но если у многоугольника больше четырех сторон, воспользуйтесь формулой, в которую входит апофема и периметр фигуры.
-
1
Вычислите периметр. Периметр равен сумме всех сторон многоугольника. Если многоугольник правильный, периметр равен произведению одной стороны на число сторон «n».[1]
-
2
Найдите апофему. Апофема — это перпендикуляр, опущенный из центра многоугольника на любую из его сторон. Найти апофему немного сложнее, чем периметр.
- Формула для вычисления апофемы: а = s/(2tg(180/n)), где «s» — сторона, «n» — число сторон.
-
3
Запишите формулу для вычисления площади. Площадь любого правильного многоугольника вычисляется по формуле: S = (a * p)/2, где «a» — апофема, «p» — периметр.
-
4
Подставьте значения «а» и «р» в формулу, чтобы вычислить площадь. Для примера рассмотрим шестиугольник (n = 6), сторона которого равна 10 см (s = 10).
- Периметр: р = n * s = 6 * 10 = 60.
- Вычислите апофему. а = s/(2tg(180/n)) = 10/(2tg(180/6)) = 10/1,1547 = 8,66.
- Площадь многоугольника: S = (a * p)/2 = (8,66 * 60)/2 = 259,8 см2.
- Обратите внимание, что (8,66 * 60)/2 = (8,66/2) * 60 = 8,66 * (60/2), то есть на 2 можно сначала разделить апофему или периметр, а не произведение апофемы и периметра. При этом вы получите один и тот же результат.
Реклама
-
1
Представьте правильный многоугольник как совокупность нескольких треугольников. Каждая сторона многоугольника представляет собой основание треугольника; таким образом, число треугольников равно числу сторон многоугольников. Все треугольники равны, то есть равны их стороны и высоты.[2]
-
2
Вспомните формулу для вычисления площади треугольника. S = 1/2bh, где «b» — основание треугольника (которое совпадает со стороной многоугольника), «h» — высота треугольника (которая совпадает с апофемой правильного многоугольника).[3]
-
3
Обратите внимание на сходство формул. Формула для вычисления площади правильного многоугольника S = 1/2аp, где «а» — сторона многоугольника, «р» — периметр многоугольника. Периметр равен стороне, умноженной на число сторон («n»); в правильном многоугольнике «n» равно числу треугольников, составляющих многоугольник. Таким образом, формула для вычисления площади многоугольника представляет собой формулу для вычисления площади треугольника, умноженную на количество треугольников в многоугольнике.[4]
Реклама
Советы
- Если правильный многоугольник разделен на треугольники, а площадь одного треугольника дана, вычислять апофему не нужно. Просто умножьте площадь одного треугольника на количество сторон многоугольника.
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 27 314 раз.
Была ли эта статья полезной?
Правильный многоугольник. Формулы, признаки и свойства правильного многоугольника
Определение. Правильный многоугольник — это многоугольник, у которого все стороны и углы одинаковые.
Многоугольником называется часть площади, которая ограничена замкнутой ломаной линией, не пересекающей сама себя.
Многоугольники отличаются между собой количеством сторон и углов.
Признаки правильного многоугольника
Многоугольник будет правильным, если выполняется следующее условие:
Все стороны и углы одинаковы:
a1 = a2 = a3 = … = an-1 = an
α1 = α2 = α3 = … = αn-1 = αn
Основные свойства правильного многоугольника
1. Все стороны равны:
a1 = a2 = a3 = … = an-1 = an
2. Все углы равны:
α1 = α2 = α3 = … = αn-1 = αn
3. Центр вписанной окружности Oв совпадает з центром описанной окружности Oо, что и образуют центр многоугольника O
4. Сумма всех углов n-угольника равна:
180° · (n – 2)
5. Сумма всех внешних углов n-угольника равна 360°:
β1 + β2 + β3 + … + βn-1 + βn = 360°
6. Количество диагоналей (Dn) n-угольника равна половине произведения количества вершин на количество диагоналей, выходящих из каждой вершины:
7. В любой многоугольник можно вписать окружность и описать круг при этом площадь кольца, образованная этими окружностями, зависит только от длины стороны многоугольника:
8. Все биссектрисы углов между сторонами равны и проходят через центр правильного многоугольника O
Правильный n-угольник – формулы
Формулы длины стороны правильного n-угольника
1. Формула стороны правильного n-угольника через радиус вписанной окружности:
2. Формула стороны правильного n-угольника через радиус описанной окружности:
Формула радиуса вписанной окружности правильного n-угольника
Формула радиуса вписанной окружности n-угольника через длину стороны:
Формула радиуса описанной окружности правильного n-угольника
Формула радиуса описанной окружности n-угольника через длину стороны:
Формулы площади правильного n-угольника
1. Формула площади n-угольника через длину стороны:
2. Формула площади n-угольника через радиус вписанной окружности:
3. Формула площади n-угольника через радиус описанной окружности:
Формула периметра правильного многоугольника:
Формула периметра правильного n-угольника:
P = na
Формула определения угла между сторонами правильного многоугольника:
Формула угла между сторонами правильного n-угольника:
Рис.3 |
Правильный треугольник
Формулы правильного треугольника:
1. Формула стороны правильного треугольника через радиус вписанной окружности:
a = 2r √3
2. Формула стороны правильного треугольника через радиус описанной окружности:
a = R√3
3. Формула радиуса вписанной окружности правильного треугольника через длину стороны:
4. Формула радиуса описанной окружности правильного треугольника через длину стороны:
5. Формула площади правильного треугольника через длину стороны:
6. Формула площади правильного треугольника через радиус вписанной окружности:
S = r2 3√3
7. Формула площади правильного треугольника через радиус описанной окружности:
8. Угол между сторонами правильного треугольника:
α = 60°
Рис.4 |
Правильный четырехугольник
Правильный четырехугольнику – квадрат.
Формулы правильного четырехугольника:
1. Формула стороны правильного четырехугольника через радиус вписанной окружности:
a = 2r
2. Формула стороны правильного четырехугольника через радиус описанной окружности:
a = R√2
3. Формула радиуса вписанной окружности правильного четырехугольника через длину стороны:
4. Формула радиуса описанной окружности правильного четырехугольника через длину стороны:
5. Формула площади правильного четырехугольника через длину стороны:
S = a2
6. Формула площади правильного четырехугольника через радиус вписанной окружности:
S = 4 r2
7. Формула площади правильного четырехугольника через радиус описанной окружности:
S = 2 R2
8. Угол между сторонами правильного четырехугольника:
α = 90°
Правильный шестиугольник
Формулы правильного шестиугольника:
1. Формула стороны правильного шестиугольника через радиус вписанной окружности:
2. Формула стороны правильного шестиугольника через радиус описанной окружности:
a = R
3. Формула радиуса вписанной окружности правильного шестиугольника через длину стороны:
4. Формула радиуса описанной окружности правильного шестиугольника через длину стороны:
R = a
5. Формула площади правильного шестиугольника через длину стороны:
6. Формула площади правильного шестиугольника через радиус вписанной окружности:
S = r2 2√3
7. Формула площади правильного шестиугольника через радиус описанной окружности:
8. Угол между сторонами правильного шестиугольника:
α = 120°
Правильный восьмиугольник
Формулы правильного восьмиугольника:
1. Формула стороны правильного восьмиугольника через радиус вписанной окружности:
a = 2r · (√2 – 1)
2. Формула стороны правильного восьмиугольника через радиус описанной окружности:
a = R√2 – √2
3. Формула радиуса вписанной окружности правильного восьмиугольника через длину стороны:
4. Формула радиуса описанной окружности правильного восьмиугольника через длину стороны:
5. Формула площади правильного восьмиугольника через длину стороны:
S = a2 2(√2 + 1)
6. Формула площади правильного восьмиугольника через радиус вписанной окружности:
S = r2 8(√2 – 1)
7. Формула площади правильного восьмиугольника через радиус описанной окружности:
S = R2 2√2
8. Угол между сторонами правильного восьмиугольника:
α = 135°
Правильный многоугольник
- формулы, признаки и свойства правильного многоугольника
- формулы правильного n-угольника
- правильный треугольник
- правильный четырехугольник
- правильный шестиугольник
- правильный восьмиугольник
Формулы, признаки и свойства правильного многоугольника
Многоугольником называется часть площади, которая ограничена замкнутой ломаной линией, не пересекающей сама себя.
Многоугольники отличаются между собой количеством сторон и углов.
Правильный многоугольник — это многоугольник, у которого все стороны и углы одинаковые.
Признаки правильного многоугольника
Многоугольник будет правильным, если выполняется следующее условие: все стороны и углы одинаковы.
a1=a2=a3=…=an-1=an
,
α1=α2=α3=…=αn-1=αn
где a1…an — длины сторон правильного многоугольника,
α1…αn — внутренние углы между стронами правильного многоугольника.
Основные свойства правильного многоугольника
- Все стороны равны:
a1=a2=a3=…=an-1=an - Все углы равны:
α1=α2=α3=…=αn-1=αn - Центр вписанной окружности Oв совпадает с центром описанной окружности Oо, что и образуют центр многоугольника O.
- Сумма всех углов n-угольника равна:180°·n-2
- Сумма всех внешних углов n-угольника равна 360°: β1+β2+β3+…+βn-1+βn=360°
- Количество диагоналей (Dn) n-угольника равна половине произведения количества вершин на количество диагоналей, выходящих из каждой вершины: Dn = n·n-32
- В любой многоугольник можно вписать окружность и описать круг; при этом площадь кольца, образованная этими окружностями, зависит только от длины стороны многоугольника: S = π4·a2
- Все биссектрисы углов между сторонами равны и проходят через центр правильного многоугольника O.
Формулы правильного n-угольника
Формулы длины стороны правильного n-угольника
Формула стороны правильного n-угольника через радиус вписанной окружности
a = 2·r·tg180°n
(через градусы),
a = 2·r·tgπn
(через радианы)
Формула стороны правильного n-угольника через радиус описанной окружности
a = 2·R·sin180°n
(через градусы),
a = 2·R·sinπn
(через радианы)
Формулы радиуса вписанной окружности правильного n-угольника
Формула радиуса вписанной окружности n-угольника через длину стороны
r = a:2·tg180°n
(через градусы),
r = a:2·tgπn
(через радианы)
Формула радиуса описанной окружности правильного n-угольника
Формула радиуса описанной окружности n-угольника через длину стороны
R = a:2·sin180°n
(через градусы),
R = a:2·sinπn
(через радианы)
Формулы площади правильного n-угольника
Формула площади n-угольника через длину стороны
S = n·a24·ctg180°n
Формула площади n-угольника через радиус вписанной окружности
S = n·r2·tg180°n
Формула площади n-угольника через радиус описанной окружности
S = n·R22·sin360°n
Формула периметра правильного многоугольника
Формула периметра правильного n-угольника
Периметр правильного n-угольника равен произведению длины одной стороны правильного n-угольника на количество его сторон.
P = n·a
Формула определения угла между сторонами правильного многоугольника
Формула угла между сторонами правильного n-угольника
αn = n-2n·180°
Правильный треугольник
Правильный треугольник — это правильный многоугольник с тремя сторонами. Все стороны правильного треугольника равны между собой, все углы также равны и составляют 60°.
Формулы правильного треугольника
Формула стороны правильного треугольника через радиус вписанной окружности
Сторона правильного треугольника равна удвоенному произведению радиуса вписанной окружности на корень из трёх.
a = 2·r·3
Формула стороны правильного треугольника через радиус описанной окружности
Сторона правильного треугольника равна произведению радиуса описанной окружности на корень из трёх.
a = R·3
r = a·36
R = a·33
Формула площади правильного треугольника через длину стороны
S = a2·34
Формула площади правильного треугольника через радиус вписанной окружности
S = r2·3·3
Формула площади правильного треугольника через радиус описанной окружности
S = R2·3·34
Углы между сторонами правильного треугольника
α1=α2=α3=60°
Правильный четырехугольник
Правильный четырехугольник — это квадрат.
Формулы правильного четырехугольника
Формула стороны правильного четырехугольника через радиус вписанной окружности
Сторона правильного четырехугольника равна двум радиусам вписанной окружности.
a = 2·r
Формула стороны правильного четырехугольника через радиус описанной окружности
Сторона правильного четырехугольника равна произведению радиуса описанной окружности на корень из двух.
a = R·2
Формула радиуса вписанной окружности правильного четырехугольника через длину стороны
Радиус вписанной окружности правильного четырехугольника равен половине стороны четырехугольника.
r = a2
Формула радиуса описанной окружности правильного четырехугольника через длину стороны
Радиус описанной окружности правильного четырехугольника равен половине произведения стороны четырехугольника на корень из двух.
R = a·22
Формула площади правильного четырехугольника через длину стороны
Площадь правильного четырехугольника равна квадрату стороны четырехугольника.
S = a2
Формула площади правильного четырехугольника через радиус вписанной окружности
Площадь правильного четырехугольника равна четырем радиусам вписанной окружности четырехугольника.
S = 4·r2
Формула площади правильного четырехугольника через радиус описанной окружности
Площадь правильного четырехугольника равна двум квадратам радиуса описанной окружности.
S = 2·R2
Углы между сторонами правильного четырехугольника
α1=α2=α3=α4=90°
Правильный шестиугольник
Правильный шестиугольник — это правильный многоугольник с тремя сторонами. Все стороны правильного шестиугольника равны между собой, все углы также равны и составляют 120°.
Формулы правильного шестиугольник
Формула стороны правильного шестиугольника через радиус вписанной окружности
a = 2·r·33
Формула стороны правильного шестиугольника через радиус описанной окружности
Длина стороны правильного шестиугольника равна радиусу описанной окружности.
a = R
Формула радиуса вписанной окружности правильного шестиугольника через длину стороны
r = a·32
Формула радиуса описанной окружности правильного шестиугольника через длину стороны
R = a
Формула площади правильного шестиугольника через длину стороны
S = a2·3·32
Формула площади правильного шестиугольника через радиус вписанной окружности
S = r2·2·3
Формула площади правильного шестиугольника через радиус описанной окружности
S = R2·3·32
Углы между сторонами правильного шестиугольника
α1=α2=α3=α4=α5=α6=120°
Правильный восьмиугольник
Правильный восьмиугольник — это правильный многоугольник с тремя сторонами. Все стороны правильного восьмиугольник равны между собой, все углы также равны и составляют 135°.
Формулы правильного восьмиугольника
Формула стороны правильного восьмиугольника через радиус вписанной окружности
a = 2·r·2-1
Формула стороны правильного восьмиугольника через радиус описанной окружности
a = R·2-2
Формула радиуса вписанной окружности правильного восьмиугольника через длину стороны
r = a·2+12
Формула радиуса описанной окружности правильного восьмиугольника через длину стороны
R = a·4+222
Формула площади правильного восьмиугольника через длину стороны
S = a2·2·2+1
Формула площади правильного восьмиугольника через радиус вписанной окружности
S = r2·8·2-1
Формула площади правильного восьмиугольника через радиус описанной окружности
S = R2·2·2
Углы между сторонами правильного восьмиугольника
α1=α2=α3=α4=α5=α6=α7=α8=135°
- Коротко о важном
- Таблицы
- Формулы
- Формулы по геометрии
- Теория по математике