U geometriji, Heronova formula služi za izračunavanje površine(P) trougla čije stranice imaju dužinu a, b, i c i glasi
gde je s poluobim trougla:
Heronova formula se može zapisati i na jedan od sledećih načina:
Sadržaj
1Istorija
2Dokaz
3Dokaz uz korišćenje Pitagorine teoreme
4Numerička stabilnost
5Generalizacije
6Povezano
7Reference
8Literatura
9Spoljašnje veze
Istorija
Formula se pripisuje Heronu iz Aleksandrije, a dokaz se može naći u njegovoj knjizi „Metrika“ (Metrica), koja je napisana 60. godine n. e. Postoje indicije da je za formulu znao i Arhimed, a, s obzirom da je „Metrika“ kolekcija matematičkih znanja kojima je raspolagao antički svet, moguće je da ju je Heron samo zabeležio, a ne i otkrio[1].
Formula ekvivalentna Heronovoj, a zapisana u obliku:
bila je poznata u drevnoj Kini, a otkrivena je nezavisno od Grka. Može se naći u čuvenom delu „Devet knjiga o matematičkoj veštini“ (Shushu Jiuzhang), koje je objavio Qin Jiushao 1247. godine.
Dokaz
Sledi moderan dokaz formule koji koristi algebru i trigonometriju, i potpuno je drugačiji od originalnog Heronovog dokaza. Neka su a, b i c stranice trougla, a , i odgovarajući uglovi koji se nalaze nasuprot stranica trougla. Prema kosinusnoj teoremi je:
.
Odatle se dobija algebarska jednakost:
.
Visina trougla koja ogovara osnovici a ima dužinu , pa je
U prethodnim koracima je dva puta primenjena formula za faktorizaciju polinoma pomoću razlike kvadrata.
Dokaz uz korišćenje Pitagorine teoreme
Heronov originalni dokaz koristi tetivni četvorougao, uz oslanjanje na trigonometriju slično prethodnom dokazu, ili na centar upisanog kruga i jedan opisani krug trougla[2]. Sledi dokaz Heronove formule svođenjem direktno na Pitagorinu teoremu uz korišćenje elementarnih transformacija.
Zapisana u obliku , Heronova formula se svodi sa leve strane jednakosti na , ili, s obzirom da je, prema Pitagorinoj teoremi, , na
,
a desna strana postaje
−
korišćenjem jednakosti . Odatle je dovoljno da se pokaže da važi
, i
.
Prva jednakost se lako dobija ukoliko se korišćenjem činjenice da je pojednostavi izraz. Ako se isti postupak ponovi za drugu jednakost, ona će se svesti na samo u slučaju da je . Ali, ako se zameni sa i sa , pri čemu obe jednakosti slede iz Pitagorine teoreme, izraz se svodi na što je i trebalo dobiti.
Numerička stabilnost
Heronova formula u navedenom obliku je numerički nestabilna za trouglove sa jako malim uglom. Stabilna alternativa[3] zahteva uređenje dužina stranica trougla tako da važi: a ≥ b ≥ c i izračunavanje po formuli
Zagrade u navedenoj formuli su potrebne da bi sprečile numeričku nestabilnost u izračunavanju.
Generalizacije
Heronova formula je specijalan slučaj formule Bramagupte za površinu tetivnog četvorougla, a obe formule su specijalan slučaj Bretšnajderove formule za površinu četvorougla. U oba slučaja, Heronova formula se dobija ukoliko se za jednu od stranica četvorougla pretpostavi da je dužine nula.
Heronova formula je takođe poseban slučaj formule za površinu trapeza koja koristi samo njegove stranice, i može se dobiti iz nje, ukoliko se uzme da je manja osnovica trapeza jednaka nuli.
Izražavanje Heronove formule pomoću determinante čiji su članovi kvadrati dužina stranica trougla,
pokazuje njenu sličnost sa Tartaljinom formulom za zapreminu tetraedra.
Povezano
Sintetička geometrija
Heronov trougao
Reference
↑Članak o Heronovoj formuli na sajtu wolfram.com, Pristupljeno 29. 4. 2013.
↑Diskusija o dokazu Heronove formule, Pristupljeno 29. 4. 2013.
↑Predavanje o pogrešnom računanju površine trouglova sa jednim vrlo oštrim uglom Arhivirano 2006-11-10 na Wayback Machine-u, Pristupljeno 29. 4. 2013.
Literatura
Hit, Tomas L. (1921). Istorija grčke matematike II. Oxford University Press. str. 321-323.
Spoljašnje veze
Heronova formula na sajtu wolfram.com
Dokaz Pitagorine teoreme pomoću Heronove formule
Interaktivna animacija sa kalkulacijom površine trougla pomoću Heronove formule
Heronova formula i generalizacija Bramagupte Arhivirano 2008-05-09 na Wayback Machine-u