什麼是正四角錐台?
正四角錐台又稱截頂正四角錐,是把一個正四角錐用平行於底面的切面削去頂端後所剩下的立體。它的底面是邊長為 a 的正方形,頂面則是位於正上方、與底面平行且較小的正方形,邊長為 b;兩面之間的垂直距離為高 h,四個側面則是四個全等的等腰梯形。本計算器只要採用同一種長度單位即可運算,因此體積會以該單位的立方表示,面積則以該單位的平方表示。整套計算純屬幾何原理,無論在哪裡使用結果都完全一致。
如何使用
輸入底邊長 a、頂邊長 b(若要計算完整的角錐請填 0,若要計算長方體則設 b = a),以及高度 h。三個數值必須使用相同的單位。計算器會回傳體積、四個梯形側面的側面積、含上下兩個正方形面的總表面積,以及單一側面的斜高。
公式詳解
體積採用通用的擬柱體/錐台公式 V = h/3 (A₁ + A₂ + √(A₁A₂))。由於上下面皆為正方形,A₁ = a²、A₂ = b²,因此 V = (h/3)(a² + ab + b²)。每個側面都是上下底分別為 a 與 b 的梯形,其斜高為 l = √(h² + ((a−b)/2)²)。單一梯形的面積為 (a+b)/2 · l,四個合計即得側面積 Sside = 2(a+b)l。再加上上下兩個正方形面,便得到總表面積 S = Sside + a² + b²。
範例演算
取 a = 2、b = 1、h = 1。體積 = (1/3)(4 + 2 + 1) = 7/3 ≈ 2.33333。斜高 l = √(1 + 0.25) = √1.25 ≈ 1.118034。側面積 = 2(3)(1.118034) ≈ 6.708204。總表面積 = 6.708204 + 4 + 1 ≈ 11.708204。
常見問題
如果頂邊為 0 會怎樣?此時錐台會變成完整的正四角錐:V = h·a²/3,側面積 Sside = 2a·√(h² + (a/2)²)。
如果 a 等於 b 呢?那麼立體就成了長方體(正四角柱):l = h、V = a²h、S = 4ah + 2a²。
需要先選定單位嗎?不必。只要全程使用同一種長度單位即可,輸出結果自然就是該單位的立方(體積)與平方(面積)。