题目
以(0,0,1)(1,1,1)(-1,0,0)为顶点的三角形的面积为( )A. sqrt(3)B. (3)/(2)C. (sqrt(3))/(2)D. (1)/(2)
以(0,0,1)(1,1,1)(-1,0,0)为顶点的三角形的面积为( )
A. $\sqrt{3}$
B. $\frac{3}{2}$
C. $\frac{\sqrt{3}}{2}$
D. $\frac{1}{2}$
题目解答
答案
C. $\frac{\sqrt{3}}{2}$
解析
步骤 1:计算三角形的边长
首先,我们需要计算三角形的三个顶点之间的距离,即边长。设顶点A(0,0,1),B(1,1,1),C(-1,0,0)。
- AB的长度:$AB = \sqrt{(1-0)^2 + (1-0)^2 + (1-1)^2} = \sqrt{1 + 1 + 0} = \sqrt{2}$
- AC的长度:$AC = \sqrt{(-1-0)^2 + (0-0)^2 + (0-1)^2} = \sqrt{1 + 0 + 1} = \sqrt{2}$
- BC的长度:$BC = \sqrt{(1+1)^2 + (1-0)^2 + (1-0)^2} = \sqrt{4 + 1 + 1} = \sqrt{6}$
步骤 2:计算三角形的面积
根据海伦公式,三角形的面积可以通过半周长和边长计算。首先,计算半周长p:
- $p = \frac{AB + AC + BC}{2} = \frac{\sqrt{2} + \sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} = \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2}$
然后,根据海伦公式计算面积S:
- $S = \sqrt{p(p-AB)(p-AC)(p-BC)}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6} - 2\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6} - 2\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6} - \sqrt{6}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{\sqrt{6}}{2} \cdot \frac{\sqrt{6}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{6}{4} \cdot \frac{2\sqrt{2}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{3\sqrt{2}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{6 + 3\sqrt{3}}{4}}$
- $S = \frac{\sqrt{3}}{2}$
步骤 3:验证计算
我们也可以通过计算三角形的高和底来验证面积。由于三角形ABC的边长AB和AC相等,我们可以使用余弦定理计算角A的余弦值,然后计算正弦值,最后计算面积。
- $cosA = \frac{AB^2 + AC^2 - BC^2}{2 \cdot AB \cdot AC} = \frac{2 + 2 - 6}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = -\frac{1}{2}$
- $sinA = \sqrt{1 - cos^2A} = \sqrt{1 - (-\frac{1}{2})^2} = \sqrt{1 - \frac{1}{4}} = \sqrt{\frac{3}{4}} = \frac{\sqrt{3}}{2}$
- $S = \frac{1}{2} \cdot AB \cdot AC \cdot sinA = \frac{1}{2} \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{2}$
首先,我们需要计算三角形的三个顶点之间的距离,即边长。设顶点A(0,0,1),B(1,1,1),C(-1,0,0)。
- AB的长度:$AB = \sqrt{(1-0)^2 + (1-0)^2 + (1-1)^2} = \sqrt{1 + 1 + 0} = \sqrt{2}$
- AC的长度:$AC = \sqrt{(-1-0)^2 + (0-0)^2 + (0-1)^2} = \sqrt{1 + 0 + 1} = \sqrt{2}$
- BC的长度:$BC = \sqrt{(1+1)^2 + (1-0)^2 + (1-0)^2} = \sqrt{4 + 1 + 1} = \sqrt{6}$
步骤 2:计算三角形的面积
根据海伦公式,三角形的面积可以通过半周长和边长计算。首先,计算半周长p:
- $p = \frac{AB + AC + BC}{2} = \frac{\sqrt{2} + \sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} = \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2}$
然后,根据海伦公式计算面积S:
- $S = \sqrt{p(p-AB)(p-AC)(p-BC)}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6} - 2\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6} - 2\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6} - \sqrt{6}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{\sqrt{6}}{2} \cdot \frac{\sqrt{6}}{2} \cdot \frac{2\sqrt{2}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{6}{4} \cdot \frac{2\sqrt{2}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}{2} \cdot \frac{3\sqrt{2}}{2}}$
- $S = \sqrt{\frac{6 + 3\sqrt{3}}{4}}$
- $S = \frac{\sqrt{3}}{2}$
步骤 3:验证计算
我们也可以通过计算三角形的高和底来验证面积。由于三角形ABC的边长AB和AC相等,我们可以使用余弦定理计算角A的余弦值,然后计算正弦值,最后计算面积。
- $cosA = \frac{AB^2 + AC^2 - BC^2}{2 \cdot AB \cdot AC} = \frac{2 + 2 - 6}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = -\frac{1}{2}$
- $sinA = \sqrt{1 - cos^2A} = \sqrt{1 - (-\frac{1}{2})^2} = \sqrt{1 - \frac{1}{4}} = \sqrt{\frac{3}{4}} = \frac{\sqrt{3}}{2}$
- $S = \frac{1}{2} \cdot AB \cdot AC \cdot sinA = \frac{1}{2} \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{2}$