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輸入計算

數學公式

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結果

圓的半徑
10
與輸入值相同的單位
直徑 20

這個計算器的用途

當你只知道一段弦長弓高(sagitta)時,這個工具就能幫你算出整個圓的半徑。所謂弓高,是從弦的中點垂直量到圓弧本身的高度。它是一款通用的幾何工具,可搭配任何一致的單位使用(公釐、公分、英吋、英呎都行),因此不涉及任何國家或地區的規範。

使用方法

先量出圓弧兩端之間的直線距離(也就是弦長 c),再量出圓弧高出這條直線的高度(弓高 h)。兩個數值請以相同單位輸入,再按下計算。計算器會回傳該圓弧所屬整圓的半徑與直徑。

公式說明

這個關係式來自由半徑、半條弦長,以及圓心到弦的距離所構成的直角三角形:

$$r = \frac{\text{Chord }(c)^{2}}{8 \cdot \text{Height }(h)} + \frac{\text{Height }(h)}{2}$$

其中 \(c^{2}/(8h)\) 對應弦的展開幅度,而 \(h/2\) 則補正圓弧的曲度。只要 \(h > 0\),這道公式就能給出精確的半徑。直徑則為 \(d = 2r\)。

顯示弦 c、拱高 h 和半徑 r 的圓
半徑 r 與圓弓形的弦長 c 和拱高 h 相關。

實例演練

假設有一個拱形門楣,弦長為 12 英吋,最高處拱起 2 英吋。代入後 $$r = 12^{2}/(8 \cdot 2) + 2/2 = 144/16 + 1 = 9 + 1 = 10 \text{ 英吋}$$ 直徑即為 20 英吋。換句話說,只要把圓規張開到 10 英吋的半徑,就能畫出與之吻合的圓弧。

常見問答

什麼是弓高(sagitta)?它就是圓弧的高度——在弦的中點處,弦與曲線之間的最大垂直距離。

為什麼高度一定要大於零?如果 \(h = 0\),所有點就會落在同一條直線上(形成一條直線),此時並不存在有限大小的圓,公式也會出現除以零的情形。

可以使用任何單位嗎?可以——只要弦長和弓高採用相同單位,算出的半徑就會是同一個單位。

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