什麼是縮放比例?
縮放比例(通常以 \(k\) 表示)是把圖形上每一段長度都乘上的倍數,用來產生一個相似但較大或較小的圖形。它描述的是一種「位似變換(dilation)」:當 \(k > 1\) 時,圖形會被放大;當 \(0 < k < 1\) 時,圖形會被縮小;當 \(k = 1\) 時,圖形維持不變。縮放比例廣泛應用於幾何學、地圖、建築藍圖、模型製作與影像縮放等領域。
如何使用這個計算器
請先輸入原始尺寸(也就是原圖形上的某段長度),再輸入對應的新尺寸(縮放後圖形上相對應的長度)。計算器會以新尺寸除以原始尺寸,求得線性縮放比例 \(k\),接著自動將它平方得到面積比,再立方得到體積比。
公式解析
最核心的關係是 $$k = \dfrac{\text{新尺寸}}{\text{原始尺寸}}$$。由於面積是二維的量,因此會以 \(k^2\) 的比例變化;而體積是三維的量,因此會以 \(k^3\) 的比例變化。 $$\text{面積比} = k^{2} \qquad \text{體積比} = k^{3}$$ 舉例來說,如果把每段長度都放大一倍(\(k = 2\)),面積就會變成原來的 4 倍,體積則會變成原來的 8 倍。
實際範例
假設有一個模型,原始長度為 4 公分,對應的新長度為 10 公分,那麼 $$k = 10 \div 4 = 2.5$$ 面積比為 \(2.5^2 = 6.25\),代表新圖形的表面積是原本的 6.25 倍;體積比則為 \(2.5^3 = 15.625\),也就是體積約為原本的 15.6 倍。
常見問題
縮放比例小於 1 代表什麼?代表圖形被縮小。例如 \(k = 0.5\) 會讓每段長度都變成原來的一半。
為什麼面積要用 \(k^2\) 而不是 \(k\)?因為面積是由兩個維度相乘而來的,每個維度都會乘上 \(k\),因此是 \(k \times k = k^2\)。
任何單位都可以使用嗎?可以。只要原始尺寸與新尺寸使用相同的單位,縮放比例本身就是沒有單位的純數值。