什麼是橢圓面積?
橢圓是一種橢圓形的曲線,由兩個半徑來定義:半長軸 a(最長直徑的一半)與半短軸 b(最短直徑的一半)。橢圓所圍出的面積,可用一條簡單又精確的公式表示:\(A = \pi \cdot a \cdot b\)。當 a 等於 b 時,橢圓就變成了圓形,這條公式也會還原成我們熟悉的 \(A = \pi r^2\)。
如何使用本計算機
輸入半長軸(a)與半短軸(b)的長度,單位可以是公分、公尺、英吋等,只要前後一致即可。計算機會回傳對應單位的面積(平方單位),並附上一個非常精準的周長近似值。請務必確認你輸入的是半長度(半徑),而不是完整的直徑。
公式詳解
面積公式 \(A = \pi \cdot a \cdot b\) 是將兩個半軸與常數 π(≈ 3.14159)相乘。橢圓的周長沒有簡單的封閉式公式,因此我們採用拉馬努金(Ramanujan)的近似公式:$$P \approx \pi\left[3(a+b) - \sqrt{(3a+b)(a+3b)}\right]$$ 對於一般形狀的橢圓,這個近似值的誤差小於 0.04%。
實際範例
假設一個橢圓的半長軸為 5、半短軸為 3。則面積為 $$A = \pi \times 5 \times 3 = 15\pi \approx 47.12 \text{ 平方單位}$$ 以拉馬努金公式計算周長:$$\pi\left[3(5+3) - \sqrt{(15+3)(5+9)}\right] = \pi\left[24 - \sqrt{18\times14}\right] = \pi\left[24 - \sqrt{252}\right] \approx \pi \times 8.13 \approx 25.53 \text{ 單位}$$
常見問題
該輸入半徑還是直徑?請輸入半軸(半徑)。如果你手邊只有完整的直徑,請先各除以 2。
計算結果使用什麼單位?面積的單位是你所輸入單位的平方;如果 a 和 b 以公分為單位,面積就是平方公分(cm²)。
為什麼周長只是近似值?橢圓的精確周長需要用到橢圓積分,無法以基本函數表示,因此這裡改用高精度的近似公式來計算。