Площади плоских фигур

В 2026 году справочный лист на профильной математике содержит только несколько тригонометрических тождеств — формул планиметрии и стереометрии там нет. Всё нужно держать в голове.

ФигураФормула площади
Треугольник (основание $a$, высота $h$)$S = \dfrac{1}{2}ah$
Треугольник (две стороны и угол между ними)$S = \dfrac{1}{2}ab\sin C$
Треугольник — формула Герона$S = \sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)},\quad p = \dfrac{a+b+c}{2}$
Параллелограмм$S = ah = ab\sin\alpha$
Ромб (диагонали $d_1$, $d_2$)$S = \dfrac{d_1 d_2}{2}$
Трапеция (основания $a$, $b$; высота $h$)$S = \dfrac{(a+b)h}{2}$
Круг$S = \pi r^2$
Кольцо (внешний $R$, внутренний $r$)$S = \pi(R^2 - r^2)$

Формула $S = \frac{1}{2}ab\sin C$ — рабочая лошадка ЕГЭ: применяется вместе с теоремами синусов и косинусов, и ровно она же стоит в знаменателе формулы радиуса описанной окружности.

Quick recall
Почему формула S = ½ab sin C считается «рабочей лошадкой» ЕГЭ?

Теоремы синусов и косинусов

Теорема синусов:

$$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = 2R$$

Дробь $2R$ — диаметр описанной окружности. Если задача спрашивает радиус описанной окружности треугольника, достаточно одной стороны и противолежащего ей угла.

Теорема косинусов — обобщение теоремы Пифагора:

$$c^2 = a^2 + b^2 - 2ab\cos C$$

При $C = 90^{\circ}$ слагаемое $2ab\cos C$ обнуляется и получается привычное $c^2 = a^2 + b^2$. Для нахождения угла по трём сторонам удобнее сразу писать:

$$\cos C = \frac{a^2 + b^2 - c^2}{2ab}$$

Типичный сценарий в задании 16: даны три стороны, нужна площадь. Алгоритм:

1. Найти $\cos C$ через теорему косинусов.

2. Найти $\sin C = \sqrt{1 - \cos^2 C}$.

3. Применить $S = \frac{1}{2}ab\sin C$.

Check yourself
В треугольнике стороны $a = 5$, $b = 7$, $c = 8$. Как найти площадь, если ни одна высота не задана? Набросайте алгоритм.
Quick recall
Как найти радиус описанной окружности треугольника, зная только одну сторону и противолежащий ей угол?

Вписанная и описанная окружности треугольника

Для произвольного треугольника с площадью $S$ и полупериметром $p = \frac{a+b+c}{2}$:

$$r = \frac{S}{p} \qquad (\text{вписанная}), \qquad R = \frac{abc}{4S} \qquad (\text{описанная})$$

Частный случай — прямоугольный треугольник с катетами $a$, $b$ и гипотенузой $c$:

$$R = \frac{c}{2}, \qquad r = \frac{a + b - c}{2}$$

Формула $R = \frac{c}{2}$ следует из теоремы о вписанном угле: прямой угол опирается на диаметр.

Quick recall
Почему в прямоугольном треугольнике радиус описанной окружности равен половине гипотенузы?

Признаки подобия треугольников

Три признака, все работают по одной логике: задано соотношение — треугольники подобны.

1. По двум углам (AA): если $\angle A_1 = \angle A_2$ и $\angle B_1 = \angle B_2$, то третий угол автоматически совпадает.

2. По двум сторонам и углу между ними (SAS): $\dfrac{AB_1}{AB_2} = \dfrac{AC_1}{AC_2}$ и $\angle A_1 = \angle A_2$.

3. По трём сторонам (SSS): $\dfrac{a_1}{a_2} = \dfrac{b_1}{b_2} = \dfrac{c_1}{c_2}$.

Если коэффициент подобия равен $k$:

  • Соответствующие длины относятся как $k$.
  • Площади — как $k^2$.
  • Объёмы (для подобных тел) — как $k^3$.

Соотношение $k^2$ для площадей важно в задании 16, когда параллельное сечение делит тело и нужно связать площади сечений с высотами.

Check yourself
Два подобных треугольника имеют коэффициент подобия $k = 3$. Во сколько раз площадь большего треугольника больше площади меньшего?

Объёмы и поверхности многогранников

ТелоОбъёмПолная поверхность
Куб (ребро $a$)$V = a^3$$S = 6a^2$
Прямоугольный параллелепипед ($a, b, c$)$V = abc$$S = 2(ab + bc + ac)$
Прямая призма$V = S_{\text{осн}} \cdot h$$2S_{\text{осн}} + S_{\text{бок}}$
Пирамида$V = \dfrac{1}{3} S_{\text{осн}} \cdot h$$S_{\text{осн}} + S_{\text{бок}}$
Правильная пирамида (апофема $a_{\text{ап}}$)$S_{\text{бок}} = \dfrac{1}{2} P_{\text{осн}} \cdot a_{\text{ап}}$

Апофема боковой грани правильной пирамиды — это высота бокового треугольника из вершины пирамиды к ребру основания. Её не нужно путать с боковым ребром: апофема всегда короче.

Диагональ прямоугольного параллелепипеда:

$$d = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2}$$

Для куба: $d = a\sqrt{3}$, диагональ грани: $d_{\text{гр}} = a\sqrt{2}$.

Тела вращения: цилиндр, конус, шар

ТелоОбъёмПолная поверхность
Цилиндр ($r$, $h$)$V = \pi r^2 h$$S = 2\pi r(r + h)$
Конус ($r$, $h$, образующая $l$)$V = \dfrac{1}{3}\pi r^2 h$$S = \pi r(r + l)$
Шар (радиус $R$)$V = \dfrac{4}{3}\pi R^3$$S = 4\pi R^2$

Образующая конуса: $l = \sqrt{r^2 + h^2}$ — гипотенуза прямоугольного треугольника с катетами $r$ и $h$. Без неё полную поверхность не посчитать.

Соотношение цилиндра и конуса: при одинаковых основании и высоте $V_{\text{цил}} = 3\,V_{\text{кон}}$ — объём цилиндра в три раза больше. Это прямой вопрос задания 16.

Для шара: $S = 4\pi R^2$ — ровно четыре «кружочка» площадью $\pi R^2$ каждый. Не два и не шесть — четыре.

Check yourself
Конус имеет радиус основания $r = 3$ и высоту $h = 4$. Вычислите его полную поверхность.

Частые ошибки

  • Коэффициент $\frac{1}{3}$ у пирамиды и конуса — без него ответ завышен втрое.
  • Апофема $\neq$ боковое ребро правильной пирамиды; формула боковой поверхности работает только через апофему.
  • Образующая конуса — наклонная линия, не высота; перед расчётом поверхности обязательно вычислите $l = \sqrt{r^2 + h^2}$.
  • Полупериметр в формуле Герона — $p = \frac{a+b+c}{2}$, а не полный периметр.
  • Площадь шара$4\pi R^2$, не $2\pi R^2$: легко перепутать с боковой поверхностью цилиндра $2\pi r h$.

См. также