趣味數學:找到面積為84的整數邊三角形

題:找到面積為84平方單位的三角形,且邊長都為整數。

解:

我們知道直角三角形的面積是最好計算的。

當m,n都為整數,且m>n,則「m²-n²,m²+n²,2mn」可以成為一組勾股數。

則找出一系列勾股數:

m n 直角三角形的三邊長度 面積
m²-n² 2mn m²+n²
2 1 3 4 5 6
3 1 8 6 10 24●
3 2 5 12 13 30
4 1 15 8 17 60●
4 2 12 16 20 96
4 3 7 24 25 84★

則發現上面有一個面積直接就是84:

另有兩個加起來等於84:

不過還漏掉了一組勾股數,是「3,4,5」的三倍:「9,12,15」,它的面積是54,跟「5,12,13」的面積30加起來,正好可以得到84:

update at 2024-03-06:

一位數學高手又找到了一個這樣的三角形:8,29,35。

m n 直角三角形的三邊長度 面積
m²-n² 2mn m²+n²
5 2 21 20 29 420

它跟(3,4,5)*7即「21,28,35」都共有一個「21」,且面積相減(21*28-21*20)/2=84。

這個三角形,如果手工計算,而不依靠電腦,是難以發現的。

/*
One requires
that a + b > c > 0
and that b + c > a > 0
and that c + a > b > 0.
Since c >= b >= a > 0, one needs only to require that
a + b > c > 0.
The area of the triangle is given by
area = sqrt (p * (p - a) * (p - b) * (p - c)),
in which p = (a + b + c) / 2.
Squaring both sides yields

area * area * 16 == (a + b + c) * (b + c - a) * (c + a - b) * (a + b - c)

Note that a + b + c, b + c - a, c + a - b
are automatically positive,
so one does not have to check
whether a + b - c > 0 separately,
since the left-hand side is always positive,
and a positive number (> 0) can never equal a nonpositive number (<= 0).
*/
for (let a = 1, area = 84; a <= area; a -= -1)                                 {
    for (let b = a; b <= area; b -= -1)                                        {
        for (let c = b; c <= area; c -= -1)                                    {
            if (area * area * 16 == (a + b + c) * (b + c - a)
                * (c + a - b) * (a + b - c))                                   {
                console.log(a, b, c)                                       ;}}}}

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