📜  在给出对角线和从相反的顶点到其对角线的垂直线时,找到四边形的面积(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:23:36.670000             🧑  作者: Mango

介绍

在给出对角线和从相反的顶点到其对角线的垂直线时,找到四边形的面积是一个常见的问题。解决这个问题的方法有很多种,下面我们将介绍两种常用的方法:利用向量法和利用海伦公式法。

向量法

在向量法中,我们可以将对角线的端点用向量表示。设对角线的两个端点分别为 $(x_1,y_1)$ 和 $(x_2,y_2)$,则对角线所对的向量为 $(x_2-x_1,y_2-y_1)$。根据向量的性质,对角线所对的垂直线所对应的向量为对角线向量的逆时针旋转 $90^\circ$,即 $(-y_2+y_1,x_2-x_1)$。

两个向量的叉积的绝对值即为两个向量所对应的平行四边形的面积,除以 $2$ 就是四边形的面积。因此,利用向量法可以得到下面的代码:

def area_of_quadrilateral(x1, y1, x2, y2):
    diagonal = (x2 - x1, y2 - y1)
    perpendicular = (-diagonal[1], diagonal[0])
    return abs(diagonal[0] * perpendicular[1] - diagonal[1] * perpendicular[0]) / 2
海伦公式法

在海伦公式法中,我们可以将四边形分割成两个三角形,并分别利用海伦公式求出其面积,然后将两个三角形的面积相加即可。

设对角线的长度为 $d$,垂直线与对角线的交点到两个端点的距离分别为 $h_1$ 和 $h_2$,则一半四边形的面积为

$$ \frac{1}{2}d\frac{h_1 + h_2}{2} $$

因此,利用海伦公式法可以得到下面的代码:

def area_of_quadrilateral(x1, y1, x2, y2):
    diagonal = ((x2 - x1) ** 2 + (y2 - y1) ** 2) ** 0.5
    perpendicular1 = abs(x2 - x1) * abs(y2 - y1) / diagonal
    perpendicular2 = ((x2 - x1) ** 2 + (y2 - y1) ** 2 - perpendicular1 ** 2) ** 0.5
    return diagonal * (perpendicular1 + perpendicular2) / 2

总结

利用向量法和海伦公式法都可以很好地解决这个问题。当然,不同的方法有不同的优缺点,我们可以根据具体情况选择最合适的方法。