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輸入計算

數學公式

數學公式: 直圓錐計算機
Show calculation steps (1)
  1. Surface areas & angles

    Surface areas & angles: 直圓錐計算機

    Lateral, base and total surface area; half-angle theta.

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結果

體積 V
37.6991
立方單位
尺寸
半徑 r 3
高 h 4
斜高 s 5
Surface areas & volume
側面積 L 47.1239
底面積 B 28.2743
總表面積 A 75.3982
In terms of π
體積 V 12 π
側面積 L 15 π
底面積 B 9 π
總表面積 A 24 π
角度(度)
Half-angle θ 36.8699°
Aperture angle φ 73.7398°
Base angle β 53.1301°

什麼是直圓錐計算機?

直圓錐的底面是一個半徑為 \(r\) 的圓,頂點則位於圓心正上方、高度為 \(h\) 的位置。斜高 \(s\) 是從頂點延伸到底面邊緣的線段。這個計算機只要你提供任意兩個已知數值,就能完整求解整個圓錐——先選擇計算模式,輸入兩個數值,系統就會自動算出其餘所有尺寸、各項表面積、體積,以及三個特徵角度。它是純粹的幾何運算,只要長度單位一致,在世界任何地方算出的結果都相同。

使用方式

先在「選擇計算方式」下拉選單中挑出你已知的數值組合(例如半徑與高,或半徑與體積),再填入對應的兩個欄位。你也可以視需要自訂圓周率 pi、選擇要顯示的單位標籤,並設定要四捨五入到幾位有效數字。按下計算後,即可看到半徑、高、斜高、側面積/底面積/總表面積、體積、以 pi 表示的對應係數,以及半角、頂角與底角。

公式解析

半徑、高與斜高構成一個直角三角形,因此 $$s = \sqrt{r^2 + h^2}$$。體積是同尺寸圓柱體的三分之一:$$V = \tfrac{1}{3}\pi r^2 h$$。曲面側面積為 \(L = \pi r s\),底面積為 \(B = \pi r^2\),總表面積則是 $$A = L + B = \pi r (s + r)$$。軸線與斜邊之間的半角為 \(\theta = \arctan\!\frac{r}{h}\),頂角為 \(2\theta\),底角則是 \(90^\circ - \theta\)

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展開的圓錐表面,顯示半徑為 r 的圓形底面和半徑為 s 的扇形(側面積)
將圓錐展開後,可看到圓形底面和構成側面的扇形。
直圓錐,半徑 r、高 h 和母線 s 構成直角三角形
半徑、高和母線在圓錐內部構成一個直角三角形。

實例演算

假設 \(r = 3\)、\(h = 4\)。則 $$s = \sqrt{9 + 16} = 5$$ 體積 $$= \tfrac{1}{3}\pi \cdot 9 \cdot 4 = 12\pi \approx 37.699$$ 側面積 $$= \pi \cdot 3 \cdot 5 = 15\pi \approx 47.124$$ 底面積 $$= 9\pi \approx 28.274$$ 總表面積 $$= 24\pi \approx 75.398$$ 半角 \(= \arctan(3/4) = 36.87^\circ\),頂角 \(= 73.74^\circ\),底角 \(= 53.13^\circ\)。

常見問題

單位下拉選單會自動換算數字嗎?不會——它只是一個顯示標籤。系統會假設所有輸入值都採用同一種單位,並以相同的單位、單位² 與單位³ 呈現結果。

為什麼會出現「幾何條件不成立」的錯誤?斜高永遠必須大於半徑與高;如果你輸入的數值組合違反了這個條件,這樣的圓錐就不可能存在。

「以 pi 表示」的數值是什麼意思?它們是 pi 的係數——例如體積 \(12\pi\) 會顯示為 12,讓你能直接讀出精確的符號化答案。

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