這個計算機可以做什麼
梯形有兩條互相平行的邊——上底 a 與下底 c,兩者之間隔著垂直高度 h,再加上兩條傾斜的腰 b 與 d。只要提供四邊中的三邊與高,本工具就能解出那一條你還不知道的邊,並同時算出梯形的面積。它是一個通用的幾何工具:所有長度都採用同一個任意單位,面積則以該單位的平方表示。
使用方法
先選擇模式。在「求上底或下底」模式中,輸入一條已知的底邊、兩條斜腰 b 與 d,以及高,工具會回傳另一條底邊與面積。在「求斜腰」模式中,輸入兩條底邊 a 與 c、一條已知的斜腰,以及高,工具會回傳另一條斜腰與面積。請先輸入高——兩種模式都必須填寫,且必須大於零。
公式說明
每一條長度為 \(s\) 的斜腰,在水平方向上跨越的距離為 \(\text{run}(s) = \sqrt{s^{2} - h^{2}}\)。底邊把整個圖形封閉起來,因此 \(c = a + \text{run}(b) + \text{run}(d)\)。要求未知的斜腰時,剩餘的水平跨距為 \(R = (c - a) - \text{run}(\text{已知斜腰})\),未知斜腰即為 \(\sqrt{R^{2} + h^{2}}\)。一旦兩條底邊都已知,面積永遠是 $$\text{面積} = \frac{a + c}{2}\cdot h$$
實際範例
設 \(h = 8\)、已知底邊 \(a = 9\)、斜腰 \(b = 17\) 與 \(d = 10\):\(\text{run}(b) = \sqrt{289 - 64} = 15\),\(\text{run}(d) = \sqrt{100 - 64} = 6\),因此另一條底邊 $$c = 9 + 15 + 6 = 30$$ 面積 $$= \frac{9 + 30}{2}\cdot 8 = 156$$
常見問題
為什麼每條斜腰至少要和高一樣長?若斜腰比垂直高度還短,就無法橫跨這段高度,\(\sqrt{\text{腰}^{2} - h^{2}}\) 也就不會是實數。如果斜腰恰好等於 \(h\),它就是垂直的,對水平跨距毫無貢獻(也就是直角梯形)。
面積會受斜腰傾斜方向影響嗎?不會。只要 \(h\) 是兩平行底邊之間真正的垂直距離,無論斜腰怎麼傾斜,面積都是 \(\frac{a + c}{2}\cdot h\)。
如果這個幾何形狀根本不成立呢?在求斜腰模式中,若計算出的剩餘水平跨距為負值,代表你所選的底邊、斜腰與高無法構成梯形,此時工具會回報錯誤。