Главная » Что это такое?

Как найти площадь фигуры

Обновлено

Содержание

Содержание

Формулы площади выпуклого четырехугольника

  1. Формула площади четырехугольника по длине диагоналей и углу между ними
    Площадь выпуклого четырехугольника равна половине произведения его диагоналей умноженному на синус угла между ними:

    S =  1 1 2 sin 
    2

    где S — площадь четырехугольника,1, 2 — длины диагоналей четырехугольника, — угол между диагоналями четырехугольника.

  2. Формула площади описанного четырехугольника (по длине периметра и радиусу вписанной окружности)
    Площадь выпуклого четырехугольника равна произведению полупериметра на радиус вписанной окружностиS =  · 

  3. Формула площади четырехугольника по длине сторон и значению противоположных угловS = √()()()() —  cos2

    где S — площадь четырехугольника,

    , , , — длины сторон четырехугольника,

    = + + + 2  — полупериметр четырехугольника,

     =  + 2  — полусумма двух противоположных углов четырехугольника.

  4. Формула площади четырехугольника, вокруг которого можно описать окружностьS = √()()()()

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Площади некоторых фигур[править | править код]

Формулы для нахождения площадей различных фигурправить | править код

Фигура Формула Комментарий
— длина стороны треугольника.
Треугольник
Треугольник и — две стороны треугольника, а — угол между ними.
Треугольник и — сторона треугольника и высота, проведённая к этой стороне.
Квадрат — длина стороны квадрата.
и — длины сторон прямоугольника.
Параллелограмм — длина одной из сторон параллелограмма, а — высота, проведённая к этой стороне.
и — длины параллельных сторон, а — расстояние между ними (высота).
— длина стороны шестиугольника.
— длина стороны восьмиугольника.
Правильный многоугольник — длина стороны многоугольника, а — количество сторон многоугольника.
Круг или — радиус окружности, а — её диаметр.
Эллипс и — большая и малая полуоси эллипса.
Поверхность Цилиндра и — радиус и высота цилиндра соответственно.
Боковая поверхность цилиндра и — радиус и высота цилиндра соответственно.
Поверхность конуса и — радиус и длина образующей соответственно.
Боковая поверхность конуса и — радиус и длина образующей соответственно.
Поверхность сферы и — радиус и диаметр соответственно.
Поверхность эллипсоида   См. статью.

Площадь треугольника равна половине произведения стороны на высоту, проведенную к этой стороне:

Площадь прямоугольника равна произведению его смежных сторон:

Площадь произвольного четырехугольника ABCD равна половине произведения диагоналей и синуса угла между ними:

,

где — угол между диагоналями.

Площадь ромба ABCD равна половине произведения диагоналей:

Площадь параллелограмма равна произведению стороны на высоту, проведенную к этой стороне:

Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту:

Определение понятия площади

Множество измеримо по Жордану, если внутренняя мера Жордана равна внешней мере Жордана

Площадь — функция, которая обладает следующими свойствами:

  • Положительность, то есть площадь неотрицательна;
  • Аддитивность, то есть площадь фигуры равна сумме площадей составляющих её фигур без общих внутренних точек;
  • Инвариантность, то есть площади конгруэнтных фигур равны;
  • Нормированность, то есть площадь единичного квадрата равна 1.

Из данного определения площади следует её монотонность, то есть площадь части фигуры меньше площади всей фигуры.

Первоначально определение площади было сформулировано для многоугольников, затем оно было расширено на квадрируемые фигуры. Квадрируемой называется такая фигура, которую можно вписать в многоугольник и в которую можно вписать многоугольник, причём площади обоих многоугольников отличаются на произвольно малую величину. Такие фигуры называются также измеримыми по Жордану. Для фигур на плоскости, не состоящих из целого количества единичных квадратов, площадь определяется с помощью предельного перехода; при этом требуется, чтобы как фигура, так и её граница были кусочно-гладкими. Существуют неквадрируемые плоские фигуры. Предложенное выше аксиоматическое определение площади в случае плоских фигур обычно дополняют конструктивным, при котором с помощью палетки осуществляется собственно вычисление площади. При этом для более точных вычислений на последующих шагах используют палетки, у которых длина стороны квадрата в десять раз меньше длины у предыдущей палетки.

Площадь квадрируемой плоской фигуры существует и единственна. Понятие площади, распространённое на более общие множества, привело к определению множеств, измеримых по Лебегу, которыми занимается теория меры. В дальнейшем возникают более общие классы, для которых свойства площади не гарантируют её единственность.

Под площадью в обобщённом смысле понимают численную характеристику k-мерной поверхности в n-мерном пространстве (евклидовом или римановом), в частности, характеристику двумерной поверхности в трёхмерном пространстве.

Немного теории

Как найти площадь различных фигур, проходили еще в начальной школе. Было это давно, так что «обновить» информацию может быть полезно. Будем рассматривать только то, что может иметь отношение к полу. Итак, начнем с самого простого — единиц измерения.

Чтобы посчитать площадь комнаты в квадратных метрах, нужен будет карандаш, рулетка и некоторый багаж знаний

Что такое 1 см² и 1 м²

Площадь любой фигуры измеряется в квадратных метрах или в квадратных сантиметрах. Обозначение см² или м², может встречаться написание кв.м, кв. см., кв. метры, кв. сантиметры и другие вариации.

Что такое один квадратный сантиметр

Один квадратный сантиметр — это площадь квадрата со стороной 1 см. Если нарисовать такой квадрат, стороны которого равны 1 см, то заштрихованная часть (на рисунке красным или синим) и будет один квадратный сантиметр. Соответственно, квадрат со стороной один метр — 1 м — имеет площадь один квадратный метр. Тот самый «квадрат площади». То есть, это квадратный участок пола (или стены) со стороной в один метр — 1 м².  В одном квадратном метре десять тысяч квадратных сантиметров: 1 м² = 10000 см².

Формулы

Это то, что касалось единиц измерения и их соответствия. Но наши помещения, слава богу, больше чем один квадратный метр. Как посчитать площадь комнаты? Сколько в ней квадратных метров? Обычно комната имеет форму прямоугольника, реже — квадрата. Значит, надо будет вспомнить формулы нахождения площади квадрата и прямоугольника.

При помощи очень простых формул, можно рассчитать площадь прямоугольника и квадрата

Надо длины сторон прямоугольника перемножить. Получим искомую площадь. Давайте потренируемся.

  1. Имеем прямоугольник со сторонами 80 см и 50 см. Перемножаем эти цифры: 80 * 50 = 4000 см². Это и будет его площадь.
  2. Стороны 322 см и 300 см. Получим: 322*300 = 96000 см².
  3. Есть квадрат со стороной 60 см. Его площадь — 60 * 60 = 3600 см².

В случае с квадратом длину стороны можно возвести в квадрат — получится одно и то же. Но можно не морочить голову. Проще помнить, что надо стороны умножить.

Простейший калкулятор для расчета площади прямоугольной комнаты.

Перевод квадратных сантиметров в квадратные метры

Когда имеем дело с сотнями сантиметров, удобнее и проще считать в метрах. Мы знаем, что в одном метре сто сантиметров. Давайте решим те же примеры, но переведем сантиметры в метры:

  1. 80 см = 0,8 м; 50 см = 0,5 м. Перемножаем 0,8*0,5 = 0,4 м². То есть, 0,4 квадратных метра.
  2. 322 см это 3,22 м; 300 см это 3 м. Теперь умножаем полученные цифры: 3,22 * 3 = 9,6 м².
  3. 60 см равны 0,6 м. Площадь квадрата с такой стороной 0,6*0,6 = 0,36 м².

Цифры получаются намного меньше, запомнить их проще. И если мы хотим посчитать площадь комнаты в квадратных метрах, ее размеры мы меряем в метрах, а не сантиметрах. Можно перевести квадратные сантиметры в квадратные метры. Как уже говорили, в одном квадратном метре содержится десять тысяч квадратных сантиметров.

Соотношение квадратных сантиметров и квадратных метров

Если же у вас есть площадь в квадратных сантиметрах, чтобы перевести ее в квадратные метры, цифру надо разделить на 10 000. Например:

  • 4000 см² / 10000 = 0,4 м²;
  • 96000 см² / 10000 = 9,6 м²;
  • 3600 см²/ 10000 = 0,36 м².

Как видите, все просто. Надо только запомнить основные положения и посчитать площадь комнаты в квадратных метрах будет совсем несложно. Нужно будет предварительно провести измерения, а потом заняться расчетами.

Ссылки[править | править код]

  • В.Болтянский, О понятиях площади и объёма. Квант, № 5, 1977
  • Б. П. Гейдман, Площади многоугольников, Библиотека «Математическое просвещение», выпуск 16, (2002).
  • В. А. Рохлин, Площадь и объём, Энциклопедия элементарной математики, Книга 5, Геометрия, под редакцией П. С. Александрова, А. И. Маркушевича и А. Я. Хинчина.
  1. Википедия Площадь фигуры адрес
  2. Викисловарь — адрес
  3. Викицитатник — адрес
  4. Викиучебник — адрес
  5. Викитека — адрес
  6. Викиновости — адрес
  7. Викиверситет — адрес
  8. Викигид — адрес

Выделить Площадь фигуры и найти в:

  1. Вокруг света фигуры адрес
  2. Академик фигуры/ru/ru/ адрес
  3. Астронет адрес
  4. Элементы фигуры+&search адрес
  5. Научная Россия фигуры&mode=2&sort=2 адрес
  6. Кругосвет фигуры&results_per_page=10 адрес
  7. Научная Сеть
  8. Традиция — адрес
  9. Циклопедия — адрес
  10. Викизнание — фигуры адрес
  1. Bing
  2. Yahoo
  3. Яндекс
  4. Mail.ru
  5. Рамблер
  6. Нигма.РФ
  7. Спутник
  8. Google Scholar
  9. Апорт
  10. Архив Интернета
  11. Научно-популярные фильмы на Яндексе
  12. Документальные фильмы
  1. Список ru-вики
  2. Вики-сайты на русском языке
  3. Список крупных русскоязычных википроектов
  4. Каталог wiki-сайтов
  5. Русскоязычные wiki-проекты
  6. Викизнание:Каталог wiki-сайтов
  7. Научно-популярные сайты в Интернете
  8. Лучшие научные сайты на нашем портале
  9. Лучшие научно-популярные сайты
  10. Каталог научно-познавательных сайтов
  11. НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов
  • Страница — краткая статья
  • Страница — энциклопедическая статья
  • Разное — на страницах: , , ,

Ход урока

II. Актуализация знаний.

а) Фронтальная работа с сигнальными карточками (у каждого ученика карточки с числами 1, 2, 3, 4; при ответе на вопрос теста ученик поднимает карточку с номером правильного ответа).

1. Квадратный сантиметр – это:

  1. площадь квадрата со стороной 1 см;
  2. квадрат со стороной 1 см;
  3. квадрат с периметром 1 см.

2. Площадь фигуры, изображённой на рисунке, равна:

  1. 8 дм;
  2. 8 дм2;
  3. 15 дм2.

3. Справедливо ли утверждение, что равные фигуры имеют равные периметры и равные площади?

  1. да;
  2. нет.

4. Площадь прямоугольника определяется по формуле:

  1. S = a2;
  2. S = 2 • (a + b);
  3. S = a • b.

5. Площадь фигуры изображённой на рисунке, равна:

  1. 12 см;
  2. 8 см;
  3. 16 см.

б) (Постановка проблемы). Задача. Сколько надо краски, чтобы покрасить пол, который имеет следующую форму (см. рис.), если на 1 м2 расходуется 200 г краски?

III. Изучение нового материала.

Что же мы должны узнать, чтобы решить последнюю задачу? (Найти площадь пола, который имеет вид «сложной фигуры».)

Учащиеся формулируют тему и цели урока (если необходимо учитель помогает).

Рассмотрим прямоугольник ABCD. Проведём в нем линию KPMN, разбив прямоугольник ABCD на две части: ABNMPK и KPMNCD.

Чему равна площадь ABCD? (15 см2)

Чему равна площадь фигуры ABMNPK? (7 см2)

Чему равна площадь фигуры KPMNCD? (8 см2)

Проанализируйте полученные результаты. (15= = 7 + 8)

Вывод? (Площадь всей фигуры равна сумме площадей её частей.)

Как можно применить это свойство для решения нашей задачи?(Разобьём сложную фигуру на части, найдём площади частей, затем площадь всей фигуры.)

Давайте составим план решения задач на нахождение площади «сложной фигуры»:

  1. Разбиваем фигуру на простые фигуры.
  2. Находим площади простых фигур.

а) Задача 1. (коллективное решение на доске и в тетрадях.) Сколько потребуется плитки, чтобы выложить площадку следующих размеров:

Решение:

Есть ли другой способ решения? (Рассматриваем предложенные варианты.)

Ответ: 2100 дм2.

Задача 2. (коллективное решение на доске и в тетрадях.) Сколько требуется м2 линолеума для ремонта комнаты, имеющей следующую форму:

Решение:

Ответ: 8 м2.

Физкультминутка.

б) Самостоятельная работа (обучающего характера).

Учащиеся разбиваются на группы (№ 5–8 более сильные). Каждая группа – ремонтная бригада.

Задание бригадам: определите, сколько надо краски, чтобы покрасить пол, имеющий форму фигуры, изображённой на карточке, если на 1 м2 требуется 200 г краски.

Вы эту фигуру строите своей тетради и записывая все данные, приступаете к выполнению задания. Можете обсуждать решение (но только в своей группе!). Если какая-то группа справляется с заданием быстро, то ей – дополнительное задание (после проверки самостоятельной работы).

Задания для групп:

Как найти площадь фигуры

Как найти площадь фигуры

п. 18, № 718, № 749.

Дополнительное задание. План-схема Летнего сада (Санкт-Петербург). Вычислить его площадь.

Как найти площадь фигуры

Формулы

Фигура Формула Комментарий
Правильный треугольник 34⋅a2{\displaystyle {\tfrac {\sqrt {3}}{4}}{\cdot }a^{2}} a{\displaystyle a} — длина стороны треугольника.
Треугольник p⋅(p−a)⋅(p−b)⋅(p−c){\displaystyle {\sqrt {p{\cdot }(p-a){\cdot }(p-b){\cdot }(p-c)}}} Формула Герона. p{\displaystyle p} — полупериметр, a{\displaystyle a}, b{\displaystyle b} и c{\displaystyle c} — длины сторон треугольника.
Треугольник 12⋅a⋅b⋅sin⁡γ{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\cdot }a{\cdot }b{\cdot }\sin \gamma } a{\displaystyle a} и b{\displaystyle b} — две стороны треугольника, а γ{\displaystyle \gamma } — угол между ними.
Треугольник 12⋅b⋅h{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\cdot }b{\cdot }h} b{\displaystyle b} и h{\displaystyle h} — сторона треугольника и высота, проведённая к этой стороне.
Квадрат a2{\displaystyle a^{2}} a{\displaystyle a} — длина стороны квадрата.
Прямоугольник a⋅b{\displaystyle a{\cdot }b} a{\displaystyle a} и b{\displaystyle b} — длины сторон прямоугольника.
Ромб a2⋅sin⁡α,12bc{\displaystyle a^{2}{\cdot }\sin \alpha ,{\tfrac {1}{2}}bc} a{\displaystyle a} — сторона ромба, α{\displaystyle \alpha } — внутренний угол, b,c{\displaystyle b,c} — диагонали.
Параллелограмм b⋅h{\displaystyle b{\cdot }h} b{\displaystyle b} — длина одной из сторон параллелограмма, а h{\displaystyle h} — высота, проведённая к этой стороне.
Трапеция 12⋅(a+b)⋅h{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\cdot }(a+b){\cdot }h} a{\displaystyle a} и b{\displaystyle b} — длины параллельных сторон, а h{\displaystyle h} — расстояние между ними (высота).
Четырёхугольник 12⋅m⋅n⋅sin⁡ϕ{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\cdot }m{\cdot }n{\cdot }\sin \phi } n{\displaystyle n} и m{\displaystyle m} — длины диагоналей, и ϕ{\displaystyle \phi } — угол между ними.
Правильный шестиугольник 3⋅32⋅a2{\displaystyle {\tfrac {3{\cdot }{\sqrt {3}}}{2}}{\cdot }a^{2}} a{\displaystyle a} — длина стороны шестиугольника.
Правильный восьмиугольник 2⋅(1+2)⋅a2{\displaystyle 2{\cdot }(1+{\sqrt {2}}){\cdot }a^{2}} a{\displaystyle a} — длина стороны восьмиугольника.
Правильный многоугольник n⋅a24⋅tan⁡(πn){\displaystyle {\frac {n{\cdot }a^{2}}{4{\cdot }\tan(\pi /n)}}} a{\displaystyle a} — длина стороны многоугольника, а n{\displaystyle n} — количество сторон многоугольника.
12⋅a⋅p{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\cdot }a{\cdot }p} a{\displaystyle a} — апофема (или радиус вписанной в многоугольник окружности), а p{\displaystyle p} — периметр многоугольника.
Произвольный многоугольник 12|∑i=n−1det(xixi+1yiyi+1)|{\displaystyle {1 \over 2}\left|\sum _{i=0}^{n-1}\det {\begin{pmatrix}x_{i}&x_{i+1}\\y_{i}&y_{i+1}\end{pmatrix}}\right|} Формула площади Гаусса. (xi,yi){\displaystyle (x_{i},y_{i})} — координаты вершин n{\displaystyle n}-угольника, (xn,yn)=(x,y){\displaystyle (x_{n},y_{n})=(x_{0},y_{0})}
Круг π⋅r2{\displaystyle \pi {\cdot }r^{2}} или π⋅d24{\displaystyle {\frac {\pi {\cdot }d^{2}}{4}}} r{\displaystyle r} — радиус окружности, а d{\displaystyle d} — её диаметр.
Сектор круга 12⋅r2⋅θ{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\cdot }r^{2}{\cdot }\theta } r{\displaystyle r} и θ{\displaystyle \theta } — соответственно радиус и угол сектора (в радианах).
Эллипс π⋅a⋅b{\displaystyle \pi {\cdot }a{\cdot }b} a{\displaystyle a} и b{\displaystyle b} — большая и малая полуоси эллипса.

Методика выполнения работы

Перед тем, как рассчитать квадратуру дома, нужно подготовить следующее:

  1. Калькулятор для проведения вычислений. 
  2. Рулетка для проведения измерений. При этом надо учитывать, что некоторые производят измерения в дюймах – они не подойдут. Нужна рулетка, которая указывает длину с помощью сантиметров. 
  3. Потребуется план квартиры. Измерение площади стен, пола и потолка будет выполняться на его основе. Если такую схему найти нельзя, то её нужно нарисовать от руки, стремясь реалистично отобразить размеры и геометрическую форму частей. 
  4. Также потребуется бумага и карандаш для ведения записей в процессе работы. 

При замерах полов, стен и потолков в первую очередь потребуются знания из школьной геометрии. Простейшим способом, как рассчитать площадь дома в квадратных метрах, является вычисление прямоугольных поверхностей. Площадь прямоугольника вычисляется как произведение его сторон. 

Вычисление площади простейших геометрических фигур основано на базовых формулах из геометрииИсточник stroychik.ru

При этом важно учитывать следующее.

Хотя на вид комната состоит из прямоугольных деталей, на самом деле это может оказаться немного по-другому. Например, ширина стен, измеренная с одной и другой стороны, может отличаться на несколько сантиметров. Эта проблема особенно существенна при измерении расстояний в домах старой постройки. В таких случаях обычно измеряют длину в нескольких местах, а при вычислении площади используют среднее значение. 
Вычисления позволяют получить нужные цифры с высокой точностью

Однако будет разумной предосторожностью при вычислениях добавить к площади небольшую величину. Это позволит исключить ситуацию, в которой стройматериалов чуть-чуть не хватило. 

Таким способом можно вычислить площадь прямоугольных пустых стен, пола и потолка.
 

Сложная форма стен и потолка может быть разделена на простые фигуры для упрощения вычисленийИсточник www.buvbaze.lv

Расчёт площади стен с окнами и дверьми

Если на стене есть окно или дверь, то вычисление производится следующим образом:

  • Определяется площадь стены без учёта двери или окна. 
  • Вычисляется площадь каждого окна или двери путём умножения их длины на ширину. 
  • Из площади стены вычитают площадь окон и дверей. 

Этот способ применим в тех случаях, когда рассматриваются прямоугольные стены.

Площадь стены, имеющей неправильную форму

В этом случае нужно разделить вычисления на этапы. Стена с нишами может иметь сложную форму. Однако её всегда можно условно разбить на несколько участков, каждый из которых соответствует одной из простых форм. Затем надо рассчитать площади каждой из частей и сложить их. 

Как посчитать площадь стен, рассказано в видео

Расчёт через периметр

Если комната имеет неправильную форму, то площадь стен можно вычислить, измерив длину периметра. В этом случае проводят измерение горизонтальных отрезков по каждой из сторон помещения и складывают их вместе, затем определяют высоту. Произведение этих величин равно площади стен в этом помещении. 

Несколько советов

  • Нужно при проведении расчётов все цифры наносить на план. Таким образом сохранится не только результат, но и промежуточные вычисления, которые могут пригодится при проведении ремонтных работ в будущем. 
  • При вычислении площади нужно учитывать, что не всегда необходима полная величина. Например, обои могут клеить не только на всю стену, а на их часть. Класть плитку могут до потолка либо только до определённой высоты. Поэтому нужно точно определить, как высчитать квадратуру дома с учётом конкретного плана ремонта. 

Как сделать замеры – можно посмотреть в видеоролике:

Для того, чтобы точно знать, сколько необходимо стройматериалов для проведения работ, нужно учитывать площади стен, пола и потолка, а также нормы расхода стройматериалов. Среднюю величину расхода можно узнать, спросив у продавцов, а квадратуру дома необходимо измерить самостоятельно. Для этого нужно воспользоваться знаниями из элементарной геометрии. При вычислении площади сложных фигурных поверхностей их разбивают на простые части, делают необходимые вычисления, затем суммируют их. 

Общий метод определения площади

Площадь плоской фигуры

На практике чаще всего требуется определить площадь ограниченной фигуры с кусочно-гладкой границей. Математический анализ предлагает универсальный метод решения подобных задач.

Декартовы координаты

Определённый интеграл как площадь фигуры

Площадь между графиками двух функций равна разности интегралов от этих функций в одинаковых пределах интегрирования

Площадь, заключённая между графиком непрерывной функции на интервале a,b{\displaystyle } и горизонтальной осью, может быть вычислена как определённый интеграл от этой функции:

S=∫abf(x)dx{\displaystyle S=\int \limits _{a}^{b}f(x)\,dx}

Площадь, заключённая между графиками двух непрерывных функций f(x),g(x){\displaystyle f(x),\,g(x)} на интервале a,b{\displaystyle } находится как разность определённых интегралов от этих функций:

S=∫ab|f(x)−g(x)|dx{\displaystyle S=\int \limits _{a}^{b}\left|f(x)-g(x)\right|\,dx}

Полярные координаты

В полярных координатах: площадь, ограниченная графиком функции r=r(θ){\displaystyle r=r(\theta )} и лучами θ=θ1,θ=θ2,θ1<θ2{\displaystyle \theta =\theta _{1},\theta =\theta _{2},\theta _{1}<\theta _{2}} вычисляется по формуле:

S=12∫θ1θ2r2(θ)dθ{\displaystyle S={1 \over 2}\int \limits _{\theta _{1}}^{\theta _{2}}r^{2}(\theta )\,d\theta }.

Площадь поверхности

Основная статья: Площадь поверхности

Для определения площади кусочно гладкой поверхности в трёхмерном пространстве используют ортогональные проекции к касательным плоскостям в каждой точке, после чего выполняют предельный переход. В результате, площадь искривлённой поверхности A, заданной вектор-функцией r=r(u,v),{\displaystyle \mathbf {r} =\mathbf {r} (u,v),}, даётся двойным интегралом:

S=∬A|∂r∂u×∂r∂v|dudv.{\displaystyle S=\iint \limits _{A}\left|{\frac {\partial \mathbf {r} }{\partial u}}\times {\frac {\partial \mathbf {r} }{\partial v}}\right|\,du\,dv.}

То же в координатах:

S=∬A(D(x,y)D(u,v))2+(D(y,z)D(u,v))2+(D(z,x)D(u,v))2dudv{\displaystyle S=\iint \limits _{A}{\sqrt {\left({\frac {D(x,y)}{D(u,v)}}\right)^{2}+\left({\frac {D(y,z)}{D(u,v)}}\right)^{2}+\left({\frac {D(z,x)}{D(u,v)}}\right)^{2}}}\;\mathrm {d} \,u\,\mathrm {d} \,v}

Здесь D(y,z)D(u,v)=|yu′yv′zu′zv′|,D(z,x)D(u,v)=|zu′zv′xu′xv′|,D(x,y)D(u,v)=|xu′xv′yu′yv′|{\displaystyle {\frac {D(y,z)}{D(u,v)}}={\begin{vmatrix}y’_{u}&y’_{v}\\z’_{u}&z’_{v}\end{vmatrix}},\quad {\frac {D(z,x)}{D(u,v)}}={\begin{vmatrix}z’_{u}&z’_{v}\\x’_{u}&x’_{v}\end{vmatrix}},\quad {\frac {D(x,y)}{D(u,v)}}={\begin{vmatrix}x’_{u}&x’_{v}\\y’_{u}&y’_{v}\end{vmatrix}}}.

Теория площадей занимается изучением обобщений, связанных с распространением определения k-мерной площади с кусочно-гладкого погружения на более общие пространства. Для кусочно-гладкого погружения f площадь определяют способом, аналогичным указанному выше, при этом у площади сохраняются такие свойства как положительность, аддитивность, нормированность, а также ряд новых.

Об определении[править | править код]

Формальное введение понятия площадь и объём можно найти в статье мера Жордана, здесь мы приводим лишь намётки определения с комментариями.

  1. Положительность — площадь неотрицательна;
  2. Нормировка — квадрат со стороной единица имеет площадь 1;
  3. Конгруэнтность — конгруэнтные фигуры имеют равную площадь;
  4. Аддитивность — площадь объединения двух фигур без общих внутренних точек равна сумме площадей.

Если одна фигура принадлежит другой фигуре, то площадь первой не превосходит площади второй:

Чаще всего за «определённый класс» берут множество квадрируемых фигур.
Фигура называется квадрируемой, если для любого существует пара многоугольников и , такие что и , где обозначает площадь .

Характеристики понятия

Площадь имеет несколько характеристик:

  • Положительность. Площадь не может быть отрицательной, как не может быть отрицательным пространство. Есть единственный случай, когда площадь стремится к нулю: измерение площади точки.

  • Нормируемость.

    Что это значит? Это значит, что у площади есть какая-то норма, с которой и сравнивают поверхность любой фигуры. Норма площади это квадрат со сторонами 1 на 1. Если это квадрат со сторонами 1 на 1 см, то единица измерения площади будет называться см квадратный и т.д.

  • Если две фигуры объединить, так, что они не будут иметь общих внутренних точек, то есть совместить фигуры по какой-либо стороне, то площадь получившейся фигуры будет равна сумме площадей двух изначальных фигур.

На практике площадь можно определять с помощью палетки или специального измерительного прибора – планиметра.

Соотношение между единицами измерения площадей

Площадь измеряется в «квадратных» величинах: м2, см2, км2 и т.д. Как связаны эти единицы измерения? Для ответа на этот вопрос построим квадрат со стороной 1 см и разобьем каждую его сторону на отрезки длиной 1 мм. Естественно, что таких отрезков будет 10, ведь, в 1 см равен 10 мм. Далее разобьем большой квадрат на маленькие, их число будет равно 102 = 100:

Как найти площадь фигуры

Площадь большого квадрата равна 1 см2, а площадь маленьких составляет 1 мм2. Так как большой квадрат состоит из 100 маленьких, мы можем записать:

Как найти площадь фигуры

Существуют специальные единицы измерения площади, известные как ар (обозначается сокращением а) и гектар (сокращение га). Первый представляет собой квадрат со стороной 10 м, а второй – со стороной 100 м. Верны следующие соотношения:

Как найти площадь фигуры

В частности, если стороны квадратов отличаются в 10 раз, то их площади отличаются уже в 100 раз. Отсюда вытекает быстрый метод перевода единиц площади. Пусть надо перевести 1 квадратный километр в квадратные дециметры. Сначала мы считаем, во сколько раз километр длиннее дециметра:

Как найти площадь фигуры

Задание. Площадь окружности равна 24 см2. Выразите эту величину в мм2 и м2.

Решение. Миллиметр в 10 раз меньше сантиметра, а потому 1 см2 равен 100 мм2:

Как найти площадь фигуры

Квадрируемые фигуры.

Сейчас выясним как же выглядят и как задаются квадрируемые фигуры. Другими словами, площадь каких фигур нам предстоит находить.

Сразу скажем, что фигуры, с которыми мы обычно встречаемся в геометрии (круг, эллипс, квадрат и т.п.), являются квадрируемыми.

Отметим, что любая квадрируемая фигура ограничена. То есть, мы не будем говорить о площади неограниченных фигур.

Объединение и пересечение, а также разность квадрируемых фигур есть квадрируемая фигура.

Сейчас перечислим виды квадрируемых фигур, с которыми мы будем наиболее часто встречаться при вычислении площадей.

  • Фигура квадрируема, если она ограничена непрерывными линиями, являющимися частями графиков функций y = f(x) и x = g(y). Ниже приведены примеры таких фигур. На первом рисунке область сверху ограничена параболой , снизу кривой , справа и слева прямыми x = 1 и x = 9. На втором рисунке в качестве границ области выступают линии .

    Примеры вычисления площадей таких фигур Вы можете посмотреть в статье нахождение площади фигуры, ограниченной линиями y=f(x), x=g(y).

  • Фигура квадрируема, если она ограничена гладкими кривыми. То есть, часть границы может быть задана параметрически . Функции и непрерывны вместе со своими производными на некотором интервале и не имеют самопересечений, что равносильно условию для любого . В качестве примера можно привести фигуру, ограниченную осями координат и частю астроиды для .

    Нахождению площадей таких квадрируемых фигур посвящена статья вычисление площади фигуры, ограниченной параметрически заданной кривой.

  • Фигура квадрируема, если она ограничена простыми замкнутыми кривыми, начало которых совпадает с концом (наиболее часто задаются в полярной системе координат). Для примера приведем один лепесток фигуры .

    Можете ознакомиться с материалом статьи вычисление площади фигуры в полярных координатах.

Подведем итог.

Площадь – это единственная функция, определенная на классе квадрируемых фигур и обладающая свойствами положительности, аддитивности, инвариантности и нормированности.

Некогда разбираться?

© 2024 Энциклопедия Рунета