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輸入計算

數學公式

Show calculation steps (2)
  1. Slant Height

    Slant Height: 圓錐台計算機

    Slant height along the lateral side

  2. Total Surface Area

    Total Surface Area: 圓錐台計算機

    Lateral area plus top and bottom circle areas; s is the slant height

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結果

體積
410.5
立方單位
斜高 8.2462
側表面積 207.25
頂面面積 28.27
底面面積 78.54
總表面積 314.06

什麼是圓錐台?

圓錐台是把一個正圓錐的頂端,沿著與底面平行的方向切掉一塊後所留下的立體。切完之後就形成一個「截頂圓錐」,上下各有一個圓形面:底面半徑較大(R),頂面半徑較小(r),兩者之間相隔一段垂直高度(h)。生活中常見的例子包括水杯、燈罩、水桶與花盆等。

標註圓台的示意圖,顯示上底半徑、下底半徑、高與母線
圓台,上底半徑為 \(r\),下底半徑為 \(R\),高為 \(h\),母線為 \(l\)。

計算機怎麼使用

只要輸入底面半徑(R)、頂面半徑(r)與垂直高度(h),單位可任意選用,但三者必須一致。計算機會自動算出體積(立方單位)、斜高、側面(曲面)表面積、上下兩個圓面的面積,以及總表面積。若頂面半徑等於 0,圓錐台就會變成一個完整的圓錐;若 R 等於 r,則會變成一個圓柱。

公式說明

體積採用「截面平均」的原理計算:

$$V = \frac{1}{3}\pi\,\text{h}\left(\text{R}^{2} + \text{R}\,\text{r} + \text{r}^{2}\right)$$

斜高是沿著傾斜側邊量得的直線距離,可用畢氏定理求得:

$$\ell = \sqrt{\left(\text{R} - \text{r}\right)^{2} + \text{h}^{2}}$$

包覆圓錐台的曲面側表面積為

$$A_L = \pi\left(\text{R} + \text{r}\right)\ell$$

再加上上下兩個圓面(\(\pi\,\text{R}^{2}\) 與 \(\pi\,\text{r}^{2}\)),即可得到總表面積。

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展開的圓台,展示側面積是如何形成的
把圓台的側面展開有助於理解側面積公式。

實際範例

假設 \(R = 5\)、\(r = 3\)、\(h = 8\):

$$V = \frac{1}{3}\cdot\pi\cdot 8\cdot\left(25 + 15 + 9\right) = \frac{1}{3}\cdot\pi\cdot 8\cdot 49 \approx 410.50 \text{ 立方單位}$$

斜高 \(= \sqrt{\left(5-3\right)^{2} + 8^{2}} = \sqrt{4 + 64} = \sqrt{68} \approx 8.246\)。側表面積 \(= \pi\cdot\left(5+3\right)\cdot 8.246 \approx 207.23\) 平方單位。

常見問題

h 是斜高還是垂直高度?請輸入垂直(與底面垂直)的高度,斜高會由計算機自動算出。

可以用什麼單位?任何單位都可以,只要 R、r、h 三者使用相同單位即可。體積結果為立方單位,面積為平方單位。

R 與 r 的輸入順序會影響結果嗎?不會。公式具有對稱性,因此交換兩個半徑的值,所得的體積與表面積完全相同。

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