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數學公式

數學公式: 黃金比例邊長計算機
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  1. Golden-section proportions

    Golden-section proportions: 黃金比例邊長計算機

    With short side a and long side b, the long side equals a times phi, and the whole equals a times phi squared.

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結果

黃金比例分割
1
短邊 a
短邊 a 1
長邊 b 1.618034
全長 a+b 2.618034
黃金比例 φ 1.6180339887

什麼是黃金比例邊長計算機?

這個工具能依照黃金比例(又稱黃金分割)來切分一條線段或一個矩形。黃金比例以希臘字母 phi 表示,是一個固定常數:\(\varphi = \frac{1 + \sqrt{5}}{2} \approx 1.6180339887\)。它會把一段長度分成短邊 a 與長邊 b,使得「長邊比短邊」恰好等於「全長比長邊」。以符號表示即為 \(b / a = (a + b) / b = \varphi\)。本計算機不限定任何單位:無論你輸入像素、公釐、英吋或其他一致的單位,所有結果都會以相同單位呈現。

使用方法

先選擇你已知的長度——短邊 a、長邊 b,還是全長 a+b——再輸入該數值。計算機會回傳全部三段長度,以及所採用的 φ 值。由於每個結果只是把輸入值乘以或除以 φ,數值會等比例縮放,完全不需要做單位換算。

公式解析

這三段長度遵循比例 $$a : b : (a+b) = 1 : \varphi : \varphi^2$$ 其中 \(\varphi^2 = \varphi + 1\)。如果你已知短邊 a,則 \(b = a\cdot\varphi\),而 \(a+b = a\cdot(\varphi+1)\)。如果你已知長邊 b,則 \(a = b / \varphi\),而 \(a+b = b\cdot\varphi\)。如果你已知全長 a+b,則 \(b = (a+b) / \varphi\),而 \(a = (a+b) / \varphi^2\)。一個好用的恆等式是 \(1/\varphi = \varphi - 1 \approx 0.6180339887\)。

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一條線段被分成較短的 a 段和較長的 b 段,並標出總長度 a+b。
黃金分割:a 與 b 之比等於 b 與整體 a+b 之比。

實際範例

假設全長 a+b = 10,則 \(b = 10 / \varphi \approx 6.18034\),\(a = 10 / \varphi^2 \approx 3.81966\)。驗算一下:$$a + b = 3.81966 + 6.18034 = 10$$ 且 \(b / a \approx 1.61803 = \varphi\)。也就是說,一個長度為 10 單位的黃金矩形,會被分割成短邊 3.81966 與長邊 6.18034 兩段。

一個有長邊和短邊的黃金矩形,內含一個內接正方形和一條黃金螺旋線。
邊長比為 1 : φ 的黃金矩形及其內接正方形。

常見問題

輸入值需要指定單位嗎?不需要。你可以使用任何喜歡的單位;因為這些關係純粹是比例,所以每個結果都會以相同的單位表示。

為什麼邊長必須大於零?長度為零會讓所有結果都變成零,而負的長度在幾何上沒有意義,因此系統不接受小於或等於零的輸入。

φ² 是做什麼用的?\(\varphi^2 = \varphi + 1\) 代表全長與短邊的比值,所以把全長除以 φ² 就能直接得到短邊。

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