這個計算器能做什麼
不規則三角形求解器可從任意三個已知條件,算出一般三角形的所有要素——三邊 a、b、c,三個內角 A、B、C,以邊 a 為底的高 h,以及面積 S。由於三角形只要有三個獨立的測量值就能完全確定,因此你可以從邊長、角度、高、面積,或這些條件的組合著手。計算器提供 14 種輸入模式,涵蓋常見的各種組合,並針對角度可能為銳角或鈍角的模糊情況,特別分出不同選項。
使用方法
先從下拉選單選擇一種輸入方式,再依該模式指定的順序填入三個數值(輔助說明列會標示每個數值代表的意義)。所有長度使用相同單位,計算結果也會以同一單位呈現;角度以度(°)輸入與顯示;面積則以單位平方表示。舉例來說,模式 1 需要輸入三邊 a、b、c,而模式 6 需要邊 a、b 以及夾角 C。
公式解析
本求解器依據三個經典關係式運作。餘弦定理 $$c = \sqrt{a^2 + b^2 - 2ab\cos C}$$ 可在邊與角之間互相換算。正弦定理 \(\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}\),在已知一組邊角對應關係後,可依比例縮放整個三角形。海龍公式 $$S = \sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}$$,其中 \(s = \frac{a+b+c}{2}\),能由三邊求出面積,而以 a 為底的高為 \(h = \frac{2S}{a}\)。最後再利用內角和 \(A + B + C = 180^\circ\) 求出剩下的角。
實際範例
採用模式 1,取 \(a = 3\)、\(b = 4\)、\(c = 5\):\(s = 6\),因此 $$S = \sqrt{6\cdot 3\cdot 2\cdot 1} = 6$$。\(A = \arccos(0.8) = 36.8699^\circ\),\(B = \arccos(0.6) = 53.1301^\circ\),\(C = 90^\circ\)。以 a 為底的高為 \(h = \frac{2\cdot 6}{3} = 4\)。這正好驗證了大家熟悉的 3-4-5 直角三角形。
常見問題
為什麼有些模式會分成銳角與鈍角兩種版本?當你提供一組邊長搭配高或面積時,未知角可能是銳角,也可能是其鈍角的補角。選擇對應的模式即可消除這種模糊性。
這裡的「高」是指什麼?是指從頂點 A 向底邊 a 所作的垂直高度,等於 \(\frac{2S}{a}\)。
為什麼會出現「無有效三角形」?可能是輸入資料違反了三角不等式、所需的高超過某一邊長、各角總和達到或超過 \(180^\circ\),或是面積在幾何上無法成立。