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數學公式

數學公式: 長方體計算機(直角柱)
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  1. Total surface area & diagonal

    Total surface area & diagonal: 長方體計算機(直角柱)

    Total surface area is the sum of all six faces; the space diagonal connects opposite corners.

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結果

體積
30
長 (l) 5
寬 (w) 3
高 (h) 2
空間對角線 (d) 6.16441
總表面積 (Stot) 62
側面積 (Slat) 32
上底面積 (Stop) 15
下底面積 (Sbot) 15

什麼是長方體(直角柱)?

長方體又稱直角柱,是一種由六個彼此互相垂直的矩形面所圍成的立體箱形。只要知道三個邊長就能完全描述它:長(\(l\))、寬(\(w\))與高(\(h\))。當 \(l = w = h\) 時,就是大家熟悉的正方體(立方體)這個特例。本計算機採用純幾何運算,因此放諸四海皆準,不預設任何國家或單位制度。

標註長、寬、高的長方體
長方體及其三個尺寸:長、寬、高。

計算機怎麼用

請依照你手上已知的資料選擇計算模式。長與寬一定要填。第三個已知值則可以是高、總表面積、體積或空間對角線其中之一。工具會先反推出缺少的高,再一次列出所有性質:體積、總表面積、側面積、上底面積、下底面積以及體對角線。你還可以選擇單位標籤(或不選),並設定要四捨五入到幾位有效數字。

公式說明

體積為 \(V = l \cdot w \cdot h\)。總表面積為 \(S_{tot} = 2(lw + lh + wh)\)。四個直立的側面構成側面積 \(S_{lat} = 2h(l + w)\),而上底與下底的面積各為 \(l \cdot w\)。空間對角線為 $$d = \sqrt{l^2 + w^2 + h^2}$$ 若要反推高度:由表面積得 \(h = \dfrac{S - 2lw}{2(l + w)}\);由體積得 \(h = \dfrac{V}{l \cdot w}\);由對角線得 \(h = \sqrt{d^2 - l^2 - w^2}\)。

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展示從一個頂點到對角頂點空間對角線的長方體
空間對角線 \(d\) 穿過內部連接兩個相對的頂點。

實際範例

以 \(l = 5\)、\(w = 3\)、\(h = 2\) 為例:$$V = 5 \cdot 3 \cdot 2 = 30$$ 上底 = 下底 = \(5 \cdot 3 = 15\)。側面積 = \(2 \cdot 2 \cdot (5+3) = 32\)。總表面積 = \(2 \cdot (15 + 10 + 6) = 62\),剛好等於 \(32 + 15 + 15\)。對角線 = \(\sqrt{25 + 9 + 4} = \sqrt{38} \approx 6.16441\)。

常見問題

如果輸入的表面積算不出答案怎麼辦?當 \(S \leq 2lw\) 時,光是底面就已用掉所有面積,根本沒有空間留給高度,這樣的長方體並不存在。

為什麼我輸入的對角線被判定無效?空間對角線必須滿足 \(d^2 > l^2 + w^2\)。若對角線太短,就無法橫跨一個具有該底面的真實箱形。

它會換算單位嗎?不會。所有輸入值都假設使用同一種單位,輸出結果只是沿用該標籤(長度為單位、面積為單位²、體積為單位³)。

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