什麼是矩形底面的楔形體?
本計算機所指的楔形體,是一個底面為矩形的立體,底面長為 a、寬為 b。在距離底面高度 h 的位置,有一條水平的頂邊(也就是「脊線」),長度為 c,方向與長度為 a 的底邊平行,並且置中於矩形上方。傾斜的面則把底面與脊線連接起來。當 c 等於 a 時,這個形狀會變成三角柱;當 c 縮小到 0 時,則會變成頂端為一條直線的角錐。
使用方法
請以相同單位輸入四個長度:底邊 a、底面寬度 b、頂邊 c,以及高度 h。所有數值都必須為非負數。計算機會回傳以立方單位表示的體積,以及以平方單位表示的側面積與總表面積。由於所有輸入都採用同一種單位,因此不會進行任何單位換算;舉例來說,若你以公分測量,體積就會是 cm³,面積則為 cm²。
公式解析
體積為 \(V = \frac{b \cdot h}{6}(2a + c)\)。側面積 \(F = \frac{a + c}{2}\sqrt{4h^{2} + b^{2}} + b\sqrt{h^{2} + (a - c)^{2}}\):第一項代表兩個與 a 方向平行的傾斜面,第二項則代表兩個端面。總表面積 \(S = F + a \cdot b\),也就是再加上底部的矩形面積。請注意 \((a - c)\) 是取平方,因此脊線比底邊長或短都不影響結果。
實際範例
當 a = 4、b = 3、c = 3、h = 5 時:$$V = \frac{3 \cdot 5}{6}(2 \cdot 4 + 3) = 2.5 \cdot 11 = 27.5$$ $$F = 3.5 \cdot \sqrt{109} + 3 \cdot \sqrt{26} \approx 36.541 + 15.297 = 51.838$$ $$S = 51.838 + 12 = 63.838$$
常見問題
如果頂邊比底邊長怎麼辦?這是允許的。端面項使用的是 \((a - c)^{2}\),所以即使脊線較長,也會得到合理的正值面積。
當 h = 0 時會發生什麼事?此時立體會塌陷:\(V = 0\),表面積縮減為 \(a \cdot b\),而側面積項則簡化為 \(b \cdot |a - c|\)。
我需要先選定單位嗎?不需要。所有輸入都共用同一個長度單位,因此輸出結果就是該單位的立方(體積)與平方(面積)。