| 變數 | 意義 | 單位 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| A | 三角形面積 | 長度單位的平方(m²、坪) | 山牆 8 ~ 20 m² |
| b | 底:任選的一邊 | 長度(m、cm) | 3 ~ 50 m |
| h | 高:對頂點到底邊(或其延長線)的垂直距離 | 同 b | 2 ~ 45 m |
為什麼要除以 2?把三角形複製一份就看懂了
取任意三角形,複製一份、旋轉半圈接回原來的一條邊,兩片會拼成一個平行四邊形, 底與高和原三角形完全相同。平行四邊形剪下一角補到另一側就是同底同高的矩形, 面積是底乘高。三角形恰好是它的一半——除以 2 就是這麼來的。
底 12 公尺、高 9 公尺的三角形,拼成的平行四邊形面積是 108.00 平方公尺, 三角形就是 54.00 平方公尺。
這個推導同時交代了兩件常被忽略的事。第一,公式對銳角、直角、鈍角三角形一律成立, 因為拼接動作不挑角度。第二,「底」不是特指畫在最下面那條邊——任何一邊都能當底, 條件只有一個:配上從對頂點垂直落到該邊的距離當高。
底 12、高 9 算一遍,順便看三種尺度
公式對尺度沒有偏好,從桌上的三角旗到整塊建地都是同一條式子。
| 場景 | 底 b(m) | 高 h(m) | 面積(m²) |
|---|---|---|---|
| 桌上三角旗 | 0.6 | 0.9 | 0.27 |
| 教科書標準題 | 12.0 | 9.0 | 54.00 |
| 等腰屋頂山牆 | 8.0 | 3.0 | 12.00 |
台灣談土地與室內空間習慣用坪。1 平方公尺等於 121/400 坪,也就是 0.3025 坪, 所以 54.00 平方公尺是 16.3 坪。這個係數是有限小數,寫全不費事; 分區累加時用 0.3025 而不是概數 0.3,才不會每一段都偏低。
高是垂直高,不是斜邊——最貴的一種算錯
等腰屋頂的山牆是最常見的翻車點。底 8.0 公尺、兩側屋頂斜面各 5.0 公尺, 手邊只有斜面長度,很容易直接把 5.0 當成高。斜邊不是高。
正確做法是先回推垂直高:等腰三角形的高會把底切成兩段各 4.0 公尺, 再用勾股定理得 √(5² − 4²) = 3.0 公尺。 面積因此是 12.00 平方公尺。
拿斜邊 5.0 當高的話會得到 20.00 平方公尺,多算 8.00 平方公尺,高估 66.7%。外牆漆料、隔熱材、防水布都以面積計價, 這個差額會原封不動變成多買的材料。斜邊永遠比高長,所以這種錯只會多估、不會少估。
底可以任選,答案不變;鈍角三角形的高在圖形外面
三邊長 13、14、15 的三角形是驗算的好例子。以 14 為底時,對應的高是 12.00 公尺,面積 ½ × 14 × 12.00 = 84.00 平方公尺。 換成以 15 為底,高變成 11.20 公尺,面積 ½ × 15 × 11.20 同樣是 84.00。
同一個三角形換三組底高得到同一個面積,這是最省事的自我驗算: 量兩組配對各算一次,對不上就是某一段量錯,或者高沒有垂直於所配的底。
鈍角三角形容易讓人卡住。以較短的一邊 10 公尺為底時,對頂點的垂直投影會落在 底邊的延長線上,垂線畫在圖形外面。高量的是那條垂線長度, 設為 6 公尺,面積仍是 30.00 平方公尺。公式一個字都不用改, 變的只是高要往外量——這也是為什麼變數表把高定義成「到底邊或其延長線」的距離。
只知道三邊長怎麼辦?海倫公式與直角驗算
實地丈量土地時,量三個邊長比量一條垂直高容易得多,因為高的落點在地上沒有標記。 這種情況用海倫公式:先算半周長,再開一次根號。
一塊三角地實測三邊 28、45、53 公尺。半周長 s = (28 + 45 + 53) / 2 = 63.0 公尺,代進去得 √(63.0 × 35 × 18 × 10) = 630.00 平方公尺。
這塊地剛好能互相驗證:28² + 45² = 784 + 2,025 = 2,809,而 53² 也是 2,809, 兩短邊互相垂直。既然是直角三角形,兩股就是現成的底與高, 直接算 ½ × 28 × 45 = 630.00 平方公尺——與海倫公式完全一致。 換成坪是 190.6 坪。
兩條互不相關的路徑得到同一個數字,比任何一條路徑算兩遍都更有說服力。 丈量結果只要湊得出直角,就值得用這招對一次。海倫公式在 ∑ Calc 編為 #26(Pro), 本文只借它交叉驗算,不展開推導。
忘了除以 2:底 12、高 9 直接相乘得 108.00 平方公尺,
正好是正確答案 54.00 的兩倍。這種錯不會讓數字看起來荒謬,所以最難自己抓到——
習慣是先寫下平行四邊形的值,再明確地減半。
單位沒統一:雷射測距儀常預設輸出公分。同一個三角形量成
底 1200 公分、高 900 公分,代進公式得 540,000,單位是平方公分。
長度倍率是 100,面積倍率則是它的平方:1 平方公尺等於 10,000
平方公分。做法是進公式前先把長度統一成公尺,換算只做一次。
動手算算看
下面嵌入 ∑ Calc 的三角形面積計算機。先輸入 12 和 9 確認是不是 54.00, 再把自己量到的底與高填進去——填之前先確認那個「高」是垂直高,不是斜邊。