Segitiga: Jenis, Sudut, Luas, Titik Penting, dan Kekongruenan
Geometri Dasar Pembuktian Komputasi
Jawaban singkat
Segitiga adalah bangun tertutup dengan tiga sisi lurus, tiga titik sudut, dan tiga sudut dalam yang selalu berjumlah 180°. Segitiga digolongkan menurut sisinya (sama sisi, sama kaki, sembarang) dan menurut sudutnya (lancip, siku-siku, tumpul). Tiga panjang membentuk segitiga hanya bila yang terpanjang lebih pendek daripada jumlah dua lainnya. Luasnya setengah alas kali tinggi, dan aturan sinus dan kosinus menghubungkan sisi dan sudutnya.
Poin penting
- Sudut dalam setiap segitiga berjumlah 180^\circ, sehingga segitiga paling banyak punya satu sudut siku-siku atau tumpul, dan sudut luar sama dengan jumlah dua sudut dalam yang tidak bersebelahan dengannya.
- Tiga panjang membentuk segitiga hanya bila masing-masing lebih pendek daripada jumlah dua lainnya; sisi terpanjang lalu menentukan jenisnya: c^2<a^2+b^2 lancip, = siku-siku, > tumpul.
- Segitiga siku-siku memiliki hipotenusa di depan sudut siku-siku, dan segitiga 45^\circ–45^\circ–90^\circ serta 30^\circ–60^\circ–90^\circ memiliki sisi berperbandingan tetap 1:1:√2 dan 1:√3:2.
- Luas adalah \frac12bh; dengan tiga sisi pakai rumus Heron √(s(s-a)(s-b)(s-c)), dengan dua sisi dan sudut apitnya \frac12ab\sin C, dan dengan koordinat rumus tali sepatu.
- Empat titik pentingnya adalah titik berat (garis berat, 2:1), pusat lingkaran luar (sumbu sisi), titik tinggi (garis tinggi), dan pusat lingkaran dalam (garis bagi); tiga yang pertama terletak pada garis Euler.
- Segitiga kongruen menurut SSS, SAS, ASA, AAS, atau RHS dan sebangun menurut AA; untuk memecahkan segitiga pakai aturan kosinus dan aturan sinus, dan waspadai kasus SSA yang menghasilkan dua segitiga.
Apa itu segitiga?
Segitiga adalah poligon dengan tepat tiga sisi, tiga titik sudut, dan tiga sudut dalam. Ia poligon paling sederhana, dan setiap poligon lain dapat dipotong menjadi segitiga: satu diagonal membagi segiempat menjadi dua.
Segitiga diberi nama dari titik sudutnya, ABC. Sisi di depan titik A ditulis a (yaitu BC), sisi di depan B ditulis b (yaitu CA), dan sisi di depan C ditulis c (yaitu AB). Sudut dalamnya \angle A, \angle B, \angle C.
Sisi mana pun dapat menjadi alas. Tinggi yang bersesuaian dengan alas itu adalah jarak tegak lurus dari titik sudut di depannya ke garis yang memuat alas. Pada segitiga tumpul tinggi ini jatuh di luar segitiga, pada perpanjangan alas.
Segitiga bersifat kaku: ketiga panjang sisinya menentukan bentuknya sepenuhnya, sehingga ia tidak dapat didorong berubah bentuk tanpa mematahkan sisinya. Rangka bersisi empat dapat miring menjadi jajargenjang, segitiga tidak, itulah sebabnya jembatan, rangka atap, rangka sepeda, dan tripod kamera dibangun dari segitiga.
Mengapa sudut-sudut segitiga berjumlah 180°?
Ketiga sudut dalam setiap segitiga berjumlah 180^\circ, karena garis melalui satu titik sudut yang sejajar sisi di depannya membuat ketiga sudut itu tersusun sepanjang garis lurus.
Gambar garis melalui C yang sejajar AB. Kedua sudut yang dibentuknya dengan CA dan CB adalah sudut dalam berseberangan dengan \angle A dan \angle B, sehingga sama besar dengan keduanya. Kini \angle A, \angle C, dan \angle B berdampingan pada garis lurus melalui C, dan sudut lurus besarnya 180^\circ:
\angle A+\angle B+\angle C=180^\circ.
Tiga akibat langsung mengikuti:
- Segitiga paling banyak memiliki satu sudut siku-siku atau tumpul, sebab dua sudut seperti itu sudah memakai 180^\circ atau lebih.
- Mengetahui dua sudut memberi sudut ketiga: 50^\circ dan 60^\circ menyisakan 70^\circ.
- Sudut luar di C, yang dibentuk dengan memperpanjang AC melewati C (atau BC), sama dengan \angle A+\angle B, jumlah dua sudut dalam yang tidak bersebelahan dengannya, karena ia dan \angle C sama-sama sisa dari 180^\circ. Dengan \angle A=50^\circ dan \angle B=60^\circ sudut luar di C adalah 110^\circ.
Dari sinilah 360^\circ pada segiempat berasal: dua segitiga. Jika tiga sudut berperbandingan 1:2:3, namai x,2x,3x seperti pada mengubah kata menjadi aljabar: 6x=180, sehingga x=30^\circ dan sudutnya 30^\circ,60^\circ,90^\circ, sebuah segitiga siku-siku.
Coba: sudut ketiga
Sebuah segitiga memiliki sudut 48^\circ dan 75^\circ. Berapa derajat sudut ketiganya?
Apa saja jenis-jenis segitiga?
Segitiga digolongkan dengan dua cara yang saling bebas: menurut sisinya (sama sisi, sama kaki, sembarang) dan menurut sudut terbesarnya (lancip, siku-siku, tumpul), sehingga setiap segitiga memiliki satu nama dari tiap daftar.
| Menurut sisi | Definisi | Contoh sisi |
|---|---|---|
| Sama sisi | ketiga sisi sama panjang; maka semua sudutnya 60^\circ | 5,5,5 |
| Sama kaki | tepat dua sisi sama panjang; sudut di depannya sama besar | 5,5,6 |
| Sembarang | ketiga sisi berbeda | 4,5,6 |
| Menurut sudut | Definisi | Contoh sisi |
|---|---|---|
| Lancip | ketiga sudut kurang dari 90^\circ | 5,5,6 |
| Siku-siku | satu sudut sama dengan 90^\circ | 3,4,5 |
| Tumpul | satu sudut lebih dari 90^\circ | 2,3,4 |
Dua aturan menghubungkan sisi dan sudut. Sisi yang sama panjang berada di depan sudut yang sama besar, dan sisi yang lebih panjang berada di depan sudut yang lebih besar. Jadi sisi terpanjang segitiga berada di depan sudut terbesarnya, dan pada segitiga siku-siku sisi itu, yaitu hipotenusa (sisi miring), berada di depan sudut siku-siku.
Tidak setiap pasangan nama dapat muncul bersama. Segitiga sama sisi selalu lancip. Segitiga sama kaki dapat lancip (5,5,6), siku-siku (1,1,√2, separuh persegi yang dipotong sepanjang diagonalnya), atau tumpul (5,5,8). Segitiga sembarang dapat lancip (4,5,6), siku-siku (3,4,5), atau tumpul (2,3,4).
Untuk menentukan jenis sudut tanpa mengukur sudut, lihat sisi terpanjang c dan bandingkan c^2 dengan a^2+b^2: jika c^2<a^2+b^2 segitiganya lancip, jika c^2=a^2+b^2 siku-siku, dan jika c^2>a^2+b^2 tumpul. Untuk 2,3,4: 16>4+9=13, sehingga tumpul. Inilah teorema Pythagoras dan dua perluasannya, dan bagian-bagian berikutnya memakainya.
Dapatkah tiga panjang sembarang membentuk segitiga?
Tidak: tiga panjang membentuk segitiga hanya bila masing-masing lebih pendek daripada jumlah dua lainnya, yang sama artinya dengan sisi terpanjang lebih pendek daripada jumlah dua sisi lainnya. Inilah ketaksamaan segitiga, dan ia mengatakan bahwa jalan lurus lebih pendek daripada jalan memutar: pergi dari A ke B langsung lebih pendek daripada lewat C, sehingga c<a+b.
Periksa 3,4,5: 5<3+4, jadi itu segitiga. Periksa 1,2,3: 3=1+2, sehingga kedua sisi pendek terbaring rata sepanjang sisi panjang dan segitiganya merosot, menjadi ruas garis. Periksa 1,2,4: 4>1+2, kedua sisi pendek bahkan tidak dapat saling bertemu.
Ketaksamaan itu juga memberi tahu seberapa panjang sisi ketiga. Jika dua sisi adalah a dan b, sisi ketiga c memenuhi |a-b|<c<a+b. Dengan sisi 5 dan 8 sisi ketiga berada tepat di antara 3 dan 13, sehingga bilangan bulatnya dapat 4,5,…,12, yaitu sembilan nilai.
Ketik tiga panjang di bawah. Alat ini memakai pecahan eksak: ia menunjukkan apakah ketiganya membentuk segitiga, apakah lancip, siku-siku, atau tumpul dengan membandingkan kuadrat, dan memberi luas dengan rumus Heron (dibahas sebentar lagi), jari-jari kedua lingkaran, dan sudut-sudutnya.
Interaktif: dapatkah tiga panjang membentuk segitiga?
Ketik tiga panjang sisi dan lihat apakah membentuk segitiga, jenisnya menurut sisi dan sudut, luas dari rumus Heron, jari-jari lingkaran dalam dan luar, serta sudutnya.
Apa istimewanya segitiga siku-siku?
Segitiga siku-siku memiliki satu sudut 90^\circ; sisi di depannya adalah hipotenusa, sisi terpanjang, dan dua sisi lainnya adalah sisi tegak. Kedua sudut lainnya lancip dan berjumlah 90^\circ, karena ketiga sudut berjumlah 180^\circ.
Sisi-sisi segitiga siku-siku memenuhi teorema Pythagoras, a^2+b^2=c^2. Teorema itu punya artikel sendiri, dengan bukti, tripel bilangan bulat, dan penerapan; bagian tentang jenis di atas sudah memakainya secara terbalik, untuk mengenali sudut siku-siku dari tiga panjang.
Dua segitiga siku-siku layak dihafal, karena sisi-sisinya berperbandingan tetap:
- Segitiga 45^\circ–45^\circ–90^\circ (setengah persegi) memiliki sisi berperbandingan 1:1:√2: dengan sisi tegak a hipotenusanya a√2.
- Segitiga 30^\circ–60^\circ–90^\circ (setengah segitiga sama sisi) memiliki sisi berperbandingan 1:√3:2: sisi tegak pendek setengah hipotenusa dan sisi tegak panjang adalah sisi tegak pendek kali √3.
Pada segitiga siku-siku kedua sisi tegak berfungsi sebagai alas dan tinggi, sehingga luasnya cukup \frac12ab, dan pusat lingkaran luarnya adalah titik tengah hipotenusa.
Bagaimana mencari keliling dan luas segitiga?
Keliling adalah a+b+c, dan luas adalah setengah alas kali tinggi; bila tingginya tidak diketahui, pakai rumus Heron untuk tiga sisi, \frac12ab\sin C untuk dua sisi dan sudut apitnya, atau rumus koordinat.
| Yang diketahui | Luas |
|---|---|
| alas b dan tinggi h | \frac12bh |
| sisi tegak a,b pada segitiga siku-siku | \frac12ab |
| tiga sisi a,b,c, dengan s=(a+b+c)/(2) | √(s(s-a)(s-b)(s-c)) (Heron) |
| dua sisi a,b dan sudut apit C | \frac12ab\sin C |
| sisi s segitiga sama sisi | (√3)/(4)s^2 |
| titik sudut (x_1,y_1),(x_2,y_2),(x_3,y_3) | setengah nilai mutlak dari x_1(y_2-y_3)+x_2(y_3-y_1)+x_3(y_1-y_2) |
| jari-jari lingkaran dalam r dan setengah keliling s | rs |
Mengapa setengah? Dua salinan segitiga, satu diputar, bergabung menjadi jajargenjang dengan alas dan tinggi yang sama, yang luasnya bh seperti pada luas segiempat. Segitiga adalah setengahnya.
Contoh bertahap. Segitiga dengan sisi 13,14,15 memiliki s=21, sehingga luasnya √(21·8·7·6)=√(7056)=84. Dengan 14 sebagai alas, tingginya h=(2·84)/(14)=12. Jari-jari lingkaran dalamnya r=(84)/(21)=4 dan jari-jari lingkaran luarnya R=(abc)/(4K)=(13·14·15)/(4·84)=(65)/(8).
Rumus koordinat untuk A(0,0), B(6,0), C(0,8) memberi \frac12|0+6·8+0|=24, yaitu \frac12·6·8 untuk segitiga siku-siku itu. Rumus sinus untuk sisi 7 dan 10 dengan sudut apit 30^\circ memberi \frac12·7·10·\sin30^\circ=17,5. Segitiga sama sisi bersisi 6 berluas (√3)/(4)·36=9√3≈15,59.
Soal cerita: sebidang tanah berbentuk segitiga dengan alas 24 m dan tinggi 15 m, dan harga tanah Rp300.000 per meter persegi. Luasnya \frac12·24·15=180 m², sehingga harga tanahnya 180 kali Rp300.000, yaitu Rp54.000.000.
Apa itu garis berat, garis tinggi, dan titik-titik penting segitiga?
Segitiga memiliki empat titik penting klasik, dan masing-masing adalah titik tempat tiga garis istimewa bertemu: titik berat (garis berat), pusat lingkaran luar (sumbu sisi), titik tinggi (garis tinggi), dan pusat lingkaran dalam (garis bagi sudut).
| Titik | Tempat tiga garis ini bertemu | Fungsinya |
|---|---|---|
| Titik berat G | garis berat, dari titik sudut ke titik tengah sisi di depannya | titik keseimbangan; ia membagi tiap garis berat dengan perbandingan 2:1; koordinatnya rata-rata titik sudut |
| Pusat lingkaran luar O | sumbu sisi (garis bagi tegak lurus sisi) | pusat lingkaran yang melalui ketiga titik sudut, berjari-jari R |
| Titik tinggi H | garis tinggi, dari titik sudut tegak lurus sisi di depannya | tidak punya arti sederhana, tetapi H=A+B+C-2O |
| Pusat lingkaran dalam I | garis bagi sudut | pusat lingkaran yang menyinggung ketiga sisi, berjari-jari r=\frac Ks |
Titik berat dan pusat lingkaran dalam selalu berada di dalam segitiga. Pusat lingkaran luar dan titik tinggi berada di dalam segitiga lancip, di titik tengah hipotenusa dan di titik sudut siku-siku pada segitiga siku-siku, dan di luar segitiga tumpul.
Garis Euler. Euler menunjukkan pada 1765 bahwa O, G, dan H terletak pada satu garis, dan G berada sepertiga dari O menuju H: OG:GH=1:2. Pada segitiga sama sisi ketiganya berimpit; pusat lingkaran dalam berada pada garis itu hanya untuk segitiga sama kaki.
Untuk segitiga siku-siku A(0,0), B(6,0), C(0,8) pusat lingkaran luarnya titik tengah hipotenusa, O=(3,4), dengan R=5; titik tingginya titik sudut siku-siku, H=(0,0); dan titik beratnya rata-rata titik sudut, G=\left(2,\frac83\right). Periksa garisnya: O+\frac13(H-O)=(3-1, 4-\frac43)=\left(2,\frac83\right)=G. Jari-jari lingkaran dalamnya r=(6+8-10)/(2)=2.
Geser titik sudut di bawah dan amati keempat titik penting, kedua lingkaran, dan garis Euler. Ketiga titik eksak itu berupa pecahan, karena rumusnya hanya memakai penjumlahan, perkalian, dan pembagian.
Interaktif: titik-titik penting segitiga
Ketik tiga titik sudut dan lihat titik berat, pusat lingkaran luar, dan titik tinggi secara eksak, pusat lingkaran dalam, kedua lingkaran, dan garis Euler melalui O, G, dan H.
Bagaimana mengetahui dua segitiga kongruen atau sebangun?
Dua segitiga kongruen (bentuk dan ukuran sama) bila tiga ukuran yang dipilih dengan baik sama, dan sebangun (bentuk sama, ukuran boleh berbeda) bila sudut-sudutnya sama atau sisi-sisinya sebanding.
| Syarat kongruen | Yang harus sama |
|---|---|
| SSS | ketiga sisi |
| SAS | dua sisi dan sudut di antara keduanya |
| ASA | dua sudut dan sisi di antara keduanya |
| AAS | dua sudut dan sisi yang tidak berada di antara keduanya |
| RHS (HL) | pada segitiga siku-siku, hipotenusa dan satu sisi tegak |
Sisi-sisi-sudut (SSA), dengan sudut tidak di antara kedua sisi, bukan syarat: a, b, dan A yang sama dapat membentuk dua segitiga berbeda, seperti ditunjukkan pemecah segitiga di bawah. Satu-satunya pengecualian adalah kasus segitiga siku-siku RHS. Sudut-sudut-sudut (AAA) menentukan bentuk tetapi bukan ukuran, sehingga hanya membuktikan kesebangunan.
| Syarat sebangun | Yang harus sama |
|---|---|
| AA | dua sudut (sudut ketiga lalu otomatis sama) |
| SSS~ | ketiga perbandingan sisi (a)/(a')=(b)/(b')=(c)/(c') |
| SAS~ | satu sudut sama di antara dua sisi yang perbandingannya sama |
Jika dua segitiga sebangun dengan faktor skala k, setiap panjang dikalikan k, setiap sudut tidak berubah, dan luas dikalikan k^2. Inilah gagasan di balik mengukur benda tinggi lewat bayangannya: orang setinggi 1,8 m berbayangan 2,4 m sementara pohon berbayangan 12 m pada saat yang sama. Kedua segitiganya sebangun (sudut matahari sama), sehingga (h)/(12)=\frac1,82,4 dan tinggi pohon h=9 m. Menyusun persamaan seperti itu adalah gagasan perbandingan dan proporsi.
Bagaimana memecahkan segitiga dengan aturan sinus dan kosinus?
Memecahkan segitiga berarti mencari ketiga sisi dan ketiga sudut dari tiga ukuran, dengan aturan kosinus, c^2=a^2+b^2-2ab\cos C, dan aturan sinus, (a)/(\sin A)=(b)/(\sin B)=(c)/(\sin C).
Aturan kosinus adalah teorema Pythagoras dengan koreksi: pada C=90^\circ kosinusnya 0 dan ia menjadi c^2=a^2+b^2. Tandanya menentukan jenis: \cos C>0 (lancip), =0 (siku-siku), atau <0 (tumpul), yaitu uji pada bagian jenis segitiga. Aturan sinus mengatakan bahwa tiap sisi sebanding dengan sinus sudut di depannya.
| Diketahui | Cara memecahkan |
|---|---|
| SSS: tiga sisi | aturan kosinus untuk dua sudut, lalu C=180^\circ-A-B |
| SAS: dua sisi dan sudut apit | aturan kosinus untuk sisi ketiga, lalu SSS |
| ASA atau AAS: dua sudut dan satu sisi | C=180^\circ-A-B, lalu aturan sinus untuk sisi lainnya |
| SSA: dua sisi dan sudut di depan salah satunya | aturan sinus untuk sudut lainnya: 0, 1, atau 2 segitiga |
Contoh. SSS dengan 7,8,9: \cos A=(64+81-49)/(2·8·9)=\frac23, sehingga A≈48,19^\circ; demikian pula B≈58,41^\circ dan C=180-48,19-58,41≈73,40^\circ. SAS dengan a=5, b=8, dan C=60^\circ: c^2=25+64-2·5·8·\frac12=49, sehingga c=7.
Kasus ambigu. Ambil a=3, b=5, dan A=30^\circ. Aturan sinus memberi \sin B=(5\sin30^\circ)/(3)=\frac56≈0,8333, dan dua sudut memiliki sinus itu, B≈56,44^\circ dan B≈123,56^\circ. Keduanya menyisakan sudut ketiga positif (93,56^\circ atau 26,44^\circ), sehingga dua segitiga cocok: dengan c≈5,99 dan dengan c≈2,67. Secara umum, dengan A lancip, sisi a terlalu pendek (a<b\sin A) tidak memberi segitiga, a=b\sin A memberi satu segitiga siku-siku, b\sin A<a<b memberi dua, dan a\ge b memberi satu.
Coba setiap kasus di bawah. Kalkulator atau program harus berada pada mode derajat untuk rumus-rumus ini, atau sudutnya harus diubah ke radian.
Interaktif: pecahkan segitiga
Berikan tiga ukuran (SSS, SAS, ASA, AAS, atau SSA) dan dapatkan semua sisi dan sudut dengan aturan sinus dan kosinus, termasuk kasus ambigu dengan dua segitiga.
Bagaimana bekerja dengan segitiga dalam kode?
Golongkan segitiga dengan kuadrat bilangan bulat, bukan dengan sudut: urutkan sisinya, periksa a+b>c, dan bandingkan c^2 dengan a^2+b^2. Jaga rumus Heron tetap eksak dengan menghitung kuadrat luas memakai Fraction, dan pakai akar hanya di akhir.
from fractions import Fraction
from math import sqrt, acos, degrees
def kind(a, b, c):
a, b, c = sorted((a, b, c))
if a + b <= c: return "not a triangle"
sides = {1: "equilateral", 2: "isosceles", 3: "scalene"}[len({a, b, c})]
d = a * a + b * b - c * c # the sign of the cosine of the largest angle
return sides + (" right" if d == 0 else " acute" if d > 0 else " obtuse")
def area_sq(a, b, c):
s = Fraction(a + b + c, 2)
return s * (s - a) * (s - b) * (s - c) # Heron without the root: exact
def area_xy(p, q, r):
return abs(p[0] * (q[1] - r[1]) + q[0] * (r[1] - p[1]) + r[0] * (p[1] - q[1])) / 2
>>> kind(3, 4, 5)
'scalene right'
>>> kind(5, 5, 8)
'isosceles obtuse'
>>> kind(2, 3, 4)
'scalene obtuse'
>>> kind(1, 2, 3)
'not a triangle'
>>> area_sq(13, 14, 15)
Fraction(7056, 1)
>>> sqrt(area_sq(13, 14, 15))
84.0
>>> area_xy((0, 0), (6, 0), (0, 8))
24.0
>>> degrees(acos(Fraction(2, 3))) # angle A of the 7, 8, 9 triangle
48.18968510422141
>>> a, b, c = 1e8, 1e8 - 1e-6, 1e-6 # a needle-thin triangle
>>> s = (a + b + c) / 2
>>> sqrt(max(0, s * (s - a) * (s - b) * (s - c))) # Heron with floats
0.0
>>> sqrt(area_sq(Fraction(a), Fraction(b), Fraction(c))) # exact on the same numbers
2.846826518921699const [a, b, c] = [3, 4, 5] Math.hypot(a, b) // 5 Math.acos((b * b + c * c - a * a) / (2 * b * c)) * 180 / Math.PI // angle A: 36.86989764584402 Math.sin(30 * Math.PI / 180) // 0.49999999999999994, not 0.5 a * a + b * b === c * c // true: exact for integers, the right-angle test
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
using namespace std;
const char* kind(int a, int b, int c) {
int t; // sort so that a <= b <= c
if (a > b) { t = a; a = b; b = t; }
if (b > c) { t = b; b = c; c = t; }
if (a > b) { t = a; a = b; b = t; }
if (a + b <= c) return "not a triangle";
int d = a * a + b * b - c * c; // the sign of the cosine of the largest angle
if (a == b && b == c) return "equilateral acute";
if (a == b || b == c) {
if (d == 0) return "isosceles right";
if (d > 0) return "isosceles acute";
return "isosceles obtuse";
}
if (d == 0) return "scalene right";
if (d > 0) return "scalene acute";
return "scalene obtuse";
}
int areaSq16(int a, int b, int c) { // 16 A^2 by Heron's formula, in whole numbers
return (a + b + c) * (-a + b + c) * (a - b + c) * (a + b - c);
}
int main() {
cout << kind(3, 4, 5) << endl; // scalene right
cout << kind(5, 5, 8) << endl; // isosceles obtuse
cout << kind(2, 3, 4) << endl; // scalene obtuse
cout << kind(1, 2, 3) << endl; // not a triangle
cout << areaSq16(13, 14, 15) / 16 << " " << sqrt(areaSq16(13, 14, 15) / 16.0) << endl; // A^2 = 7056, A = 84
printf("%.4f\n", acos(2.0 / 3) * 180 / acos(-1.0)); // angle A of the 7, 8, 9 triangle
// a needle-thin triangle: the textbook form of Heron's formula loses everything, the stable form does not
double a = 1e8, b = 1e8 - 1e-6, c = 1e-6;
double s = (a + b + c) / 2, naive = s * (s - a) * (s - b) * (s - c);
printf("%d\n", naive <= 0); // 1: nothing is left of the area under the root
printf("%.6f\n", 0.25 * sqrt((a + (b + c)) * (c - (a - b)) * (c + (a - b)) * (a + (b - c)))); // the stable form
return 0;
}
/* output:
scalene right
isosceles obtuse
scalene obtuse
not a triangle
7056 84
48.1897
1
2.846827
*/Jebakannya, berdasarkan seberapa sering terjadi:
| Jebakan | Yang terjadi | Yang sebaiknya dilakukan |
|---|---|---|
| Menguji sudut siku-siku dengan float | math.sqrt(aa + bb) == c dapat gagal karena pembulatan | bandingkan bilangan bulat aa + bb == c*c, atau pakai math.isclose; lihat bilangan real dalam kode |
| Rumus Heron pada segitiga tipis | s-a dan s-b kehilangan digitnya dan luasnya menjadi 0.0 | pakai Fraction seperti di atas, atau urutkan sisi dan pakai bentuk stabil Kahan |
| Derajat dan radian tertukar | math.sin(30) bukan 0,5 | pakai math.radians(30); math.degrees untuk kembali |
acos dari kosinus yang dibulatkan | nilai seperti 1.0000000000000002 memunculkan ValueError | batasi argumen pada [-1,1] |
| Tidak mengurutkan sisi | sisi terpanjang tidak diuji | urutkan dulu, atau ambil max |
| Masukan merosot | a+b=c adalah segitiga datar berluas 0 | wajibkan a + b > c secara ketat |
^ untuk kuadrat | itu XOR | pakai ** atau kalikan: a * a |
Dari mana asal ilmu tentang segitiga?
Segitiga adalah alat tertua dalam pengukuran tanah dan pembuktian, dan sebagian besar isi artikel ini sudah dituliskan dalam Elements Euclid atau tak lama sesudahnya.
- Sekitar 600 SM. Tradisi mengatakan bahwa Thales dari Miletos mengukur tinggi piramida dari panjang bayangannya, penggunaan awal segitiga sebangun.
- Sekitar 300 SM. Elements Euclid, Buku I, membuktikan bahwa sudut segitiga berjumlah dua sudut siku-siku (I.32), dan ketaksamaan segitiga (I.20); Buku II memberi aturan kosinus dalam bentuk geometri.
- Sekitar 60 M. Metrica karya Heron dari Aleksandria membuktikan rumus luas dari ketiga sisi, yang menurut sumber Arab berasal dari Archimedes.
- 1765. Leonhard Euler menunjukkan bahwa pusat lingkaran luar, titik berat, dan titik tinggi segitiga segaris: garis Euler.
- 1822. Karl Feuerbach menguraikan lingkaran sembilan titik, yang melalui titik tengah sisi-sisi, kaki garis-garis tinggi, dan titik tengah antara titik tinggi dan titik-titik sudut, dan yang menyinggung lingkaran dalam.
Apa kesalahan umum pada segitiga?
Kesalahan paling umum pada segitiga adalah sembilan hal berikut, masing-masing dengan pernyataan yang benar.
| Kesalahan | Yang benar |
|---|---|
| ❌ Sudut segitiga berjumlah 360^\circ | Itu segiempat. Segitiga berjumlah 180^\circ. |
| ❌ Tiga panjang sembarang membentuk segitiga | Yang terpanjang harus lebih pendek daripada jumlah dua lainnya: 1,2,3 datar. |
| ❌ Tinggi adalah sisi yang miring | Tinggi adalah jarak tegak lurus; sisi yang miring lebih panjang. |
| ❌ Luas adalah alas kali tinggi | Luasnya setengah dari itu: \frac12bh. |
| ❌ a^2+b^2=c^2 berlaku pada setiap segitiga | Hanya pada segitiga siku-siku; selain itu pakai aturan kosinus. |
| ❌ Sisi mana pun dapat menjadi hipotenusa | Hipotenusa adalah sisi terpanjang, di depan sudut siku-siku: c^2=a^2+b^2. |
| ❌ 4,5,6 adalah segitiga siku-siku | 16+25=41\ne36: ia lancip. Periksa kuadratnya. |
| ❌ Pada SSA selalu ada satu segitiga | Bisa tidak ada, satu, atau dua; periksa sudut kedua 180^\circ-B. |
| ❌ Kalkulator mode radian memberi \sin30^\circ=0,5 | Ia memberi -0,988: pakai mode derajat, atau ubah satuannya. |
Latihan: uji pemahamanmu
Soal-soal ini mencampur semua yang dibahas di atas. Jika jawabanmu belum tepat, perhatikan petunjuk yang tersedia, lalu coba kembali.
Benar atau salah?
Tentukan tiap pernyataan Benar atau Salah.
- Sudut dalam setiap segitiga berjumlah 180^\circ.
- Tiga panjang positif sembarang membentuk segitiga.
- Segitiga dapat memiliki dua sudut siku-siku.
- Segitiga sama sisi selalu lancip.
- Pada segitiga siku-siku hipotenusa adalah sisi terpanjang.
- Titik berat membagi tiap garis berat dengan perbandingan 2:1.
Pilih semua yang benar
Pilih semua kumpulan panjang yang membentuk segitiga.
- 3,4,5
- 1,2,3
- 5,5,9
- 2,2,5
- 6,7,12
Jenis apa?
Sebuah segitiga memiliki sisi 6, 8, dan 10. Segitiga apakah itu?
- lancip
- siku-siku
- tumpul
- bukan segitiga
Sudut berperbandingan
Sudut-sudut suatu segitiga berperbandingan 2:3:4. Berapa derajat yang terbesar?
Segitiga siku-siku
Sebuah segitiga siku-siku memiliki sisi tegak 9 dan 12. Tentukan hipotenusa dan luasnya.
Rumus Heron
Pakai rumus Heron untuk mencari luas segitiga dengan sisi 5, 5, dan 6.
Luas dari koordinat
Tentukan luas segitiga dengan titik sudut (1,1), (7,1), dan (4,6).
Aturan kosinus
Dua sisi suatu segitiga adalah 5 dan 8 dengan sudut apit 60^\circ. Tentukan sisi ketiga.
Kasus ambigu
Berapa segitiga yang memiliki a=3, b=5, dan A=30^\circ?
- tidak ada
- satu
- dua
- tiga
Sebuah bayangan
Seseorang setinggi 1,5 m berbayangan 2 m. Pada saat yang sama sebatang pohon berbayangan 16 m. Berapa tinggi pohon itu?
- 8 m
- 12 m
- 16 m
- 21,3 m
Sebidang tanah
Sebidang tanah berbentuk segitiga dengan alas 20 m dan tinggi 12 m. Harga tanah Rp250.000 per meter persegi. Berapa harga tanah itu?
- Rp30.000.000
- Rp60.000.000
- Rp15.000.000
- Rp6.000.000
Ringkasan: segitiga sekilas
- Sudut: \angle A+\angle B+\angle C=180^\circ; sudut luar adalah jumlah dua sudut dalam yang tidak bersebelahan.
- Keberadaan: tiap sisi lebih pendek daripada jumlah dua lainnya; sisi ketiga berada di antara |a-b| dan a+b.
- Jenis: sama sisi, sama kaki, sembarang menurut sisi; lancip, siku-siku, tumpul menurut c^2 terhadap a^2+b^2 untuk sisi terpanjang c.
- Luas: \frac12bh, Heron √(s(s-a)(s-b)(s-c)), \frac12ab\sin C, dan rumus koordinat.
- Titik penting: titik berat G (garis berat, 2:1), pusat lingkaran luar O, titik tinggi H (O,G,H pada garis Euler), pusat lingkaran dalam I (r=\frac Ks).
- Kongruen: SSS, SAS, ASA, AAS, RHS; sebangun: AA, dengan luas berperbandingan k^2.
- Memecahkan: aturan kosinus c^2=a^2+b^2-2ab\cos C, aturan sinus; SSA dapat memberi 0, 1, atau 2 segitiga.
- Kode: kuadrat bilangan bulat untuk uji sudut siku-siku,
Fractionuntuk Heron eksak, radian untuksindancos.
Glosarium: istilah penting
- Segitiga
- Poligon dengan tiga sisi, tiga titik sudut, dan tiga sudut dalam yang berjumlah 180 derajat.
- Hipotenusa
- Sisi terpanjang segitiga siku-siku, di depan sudut siku-siku.
- Garis tinggi
- Ruas garis tegak lurus dari titik sudut ke garis yang memuat sisi di depannya; panjangnya adalah tinggi untuk alas itu.
- Garis berat
- Ruas garis dari titik sudut ke titik tengah sisi di depannya.
- Titik berat
- Titik tempat ketiga garis berat bertemu, titik keseimbangan segitiga, berada dua pertiga sepanjang tiap garis berat dari titik sudutnya.
- Pusat lingkaran luar
- Titik tempat sumbu-sumbu sisi bertemu, berjarak sama dari ketiga titik sudut.
- Titik tinggi
- Titik tempat ketiga garis tinggi segitiga bertemu.
- Pusat lingkaran dalam
- Titik tempat ketiga garis bagi sudut bertemu, berjarak sama dari ketiga sisi dan pusat lingkaran dalam.
- Ketaksamaan segitiga
- Aturan bahwa tiap sisi segitiga lebih pendek daripada jumlah dua sisi lainnya.
- Segitiga kongruen
- Segitiga dengan bentuk dan ukuran yang sama, sehingga semua sisi dan sudut yang bersesuaian sama.
- Segitiga sebangun
- Segitiga dengan sudut sama dan sisi sebanding, bentuk sama tetapi ukuran mungkin berbeda.
- Rumus Heron
- Rumus yang memberi luas segitiga dari ketiga sisinya sebagai akar dari s kali s dikurang a kali s dikurang b kali s dikurang c.
- Aturan kosinus
- Aturan bahwa c kuadrat sama dengan a kuadrat ditambah b kuadrat dikurangi dua kali a kali b kali kosinus sudut C di antara keduanya.
- Aturan sinus
- Aturan bahwa tiap sisi segitiga dibagi sinus sudut di depannya memberi bilangan yang sama.
Pertanyaan yang sering diajukan
Apa itu segitiga?
Segitiga adalah poligon dengan tiga sisi, tiga titik sudut, dan tiga sudut dalam. Sudutnya selalu berjumlah 180 derajat. Ia poligon paling sederhana, dan poligon lain mana pun dapat dibagi menjadi segitiga.
Apa saja jenis-jenis segitiga?
Menurut sisinya, segitiga adalah sama sisi (tiga sisi sama), sama kaki (dua sisi sama), atau sembarang (tidak ada sisi sama). Menurut sudutnya ia lancip (semua sudut di bawah 90 derajat), siku-siku (satu sudut 90 derajat), atau tumpul (satu sudut di atas 90 derajat).
Mengapa sudut segitiga berjumlah 180 derajat?
Gambar garis melalui satu titik sudut yang sejajar sisi di depannya. Sudut dalam berseberangan yang terbentuk sama dengan dua sudut lain segitiga, sehingga ketiga sudut berdampingan pada garis lurus, yang besarnya 180 derajat.
Dapatkah tiga panjang sembarang membentuk segitiga?
Tidak. Setiap panjang harus lebih pendek daripada jumlah dua lainnya. Panjang 3, 4, dan 5 dapat, tetapi 1, 2, dan 3 hanya membentuk garis datar dan 1, 2, dan 4 tidak dapat bertemu. Inilah ketaksamaan segitiga.
Bagaimana mencari luas segitiga?
Kalikan alas dengan tinggi lalu bagi dua. Jika hanya tahu ketiga sisinya, pakai rumus Heron dengan setengah keliling s, akar dari s kali s dikurang a kali s dikurang b kali s dikurang c. Untuk sisi 13, 14, dan 15 luasnya 84.
Bagaimana mencari luas segitiga dari koordinat?
Ambil setengah nilai mutlak dari x1 kali y2 dikurang y3, ditambah x2 kali y3 dikurang y1, ditambah x3 kali y1 dikurang y2. Untuk titik sudut 0,0, 6,0, dan 0,8 ini memberi setengah dari 48, yaitu 24.
Apa beda garis berat dan garis tinggi?
Garis berat berjalan dari titik sudut ke titik tengah sisi di depannya dan membagi sisi itu menjadi dua. Garis tinggi berjalan dari titik sudut tegak lurus sisi di depannya dan mengukur tinggi. Keduanya garis yang sama hanya pada segitiga sama kaki, untuk puncaknya.
Apa itu titik berat, pusat lingkaran luar, titik tinggi, dan pusat lingkaran dalam?
Itu titik temu garis berat, sumbu sisi, garis tinggi, dan garis bagi sudut. Tiga yang pertama terletak pada garis Euler, dan titik berat berada sepertiga dari pusat lingkaran luar menuju titik tinggi. Pusat lingkaran dalam adalah pusat lingkaran dalam segitiga.
Bagaimana mengetahui dua segitiga kongruen?
Tunjukkan bahwa tiga ukuran yang sesuai sama: ketiga sisi (SSS), dua sisi dan sudut di antaranya (SAS), dua sudut dan sisi di antaranya (ASA), dua sudut dan sisi lain (AAS), atau hipotenusa dan satu sisi tegak segitiga siku-siku (RHS). Sisi-sisi-sudut tidak cukup.
Apa itu aturan kosinus?
Aturan ini menyatakan bahwa c kuadrat sama dengan a kuadrat ditambah b kuadrat dikurangi 2ab kali kosinus sudut C di antara sisi a dan b. Ia memperluas teorema Pythagoras ke setiap segitiga, karena untuk sudut siku-siku kosinusnya nol.
Mengapa dua sisi dan satu sudut dapat membentuk dua segitiga?
Bila sudutnya berada di depan salah satu dari dua sisi yang diketahui, aturan sinus memberi sebuah sinus, dan dua sudut berbeda memilikinya: satu lancip dan pelurusnya. Jika keduanya menyisakan sudut ketiga positif, dua segitiga cocok. Inilah kasus SSA yang ambigu.
Bagaimana mengklasifikasikan segitiga di Python?
Urutkan ketiga sisi, periksa bahwa dua sisi yang lebih pendek berjumlah lebih dari yang terpanjang, lalu bandingkan kuadrat yang terpanjang dengan jumlah dua kuadrat lainnya memakai bilangan bulat. Hindari membandingkan akar sebagai float, yang dapat berbeda karena pembulatan.
Referensi
- Thomas L. Heath (translator) (1908). The Thirteen Books of Euclid's Elements (2nd ed.), Book I, propositions 20, 32, 47 and 48, and Book II, propositions 12 and 13. Cambridge University Press.
- Otto Neugebauer and Abraham Sachs (1945). Mathematical Cuneiform Texts (the tablet Plimpton 322). American Oriental Society.
- H. S. M. Coxeter and Samuel L. Greitzer (1967). Geometry Revisited, chapters 1 and 5 (the Euler line and the nine-point circle). Mathematical Association of America.
- William Kahan (2014). Miscalculating Area and Angles of a Needle-like Triangle. University of California, Berkeley, lecture notes.
- Python Software Foundation. The Python Standard Library: math, mathematical functions. docs.python.org. https://docs.python.org/3/library/math.html.
Artikel terkait
- Teorema Pythagoras: Bukti, Tripel, dan Penerapan: Teorema Pythagoras: pernyataan, empat bukti, kebalikan dan aturan 3-4-5, tripel Pythagoras, rumus jarak, dan perluasannya, dengan latihan soal.
- Segiempat: Jenis, Sifat, Keliling, dan Luas: Segiempat: persegi, persegi panjang, belah ketupat, jajargenjang, layang-layang, dan trapesium, beserta sifat, keliling, luas, dan koordinat, dengan latihan.
- Lingkaran: Keliling, Luas, Sudut, dan Persamaan: Lingkaran: pi, keliling dan luas, busur dan juring, teorema sudut, tali busur dan garis singgung, persamaan lingkaran, dan kedudukan garis, dengan latihan.
- Bilangan Irasional: Pengertian, Contoh, Bukti, dan Hampiran: Bilangan irasional: mengapa √2 irasional, akar mana yang irasional, jumlah dan hasil kali, π dan e, bilangan transenden, serta hampiran pecahan, dengan latihan.