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數學公式

數學公式: 三角柱計算器
Show calculation steps (1)
  1. Total surface area

    Total surface area: 三角柱計算器

    Three rectangular side faces plus the two triangular ends.

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結果

體積
60

什麼是三角柱?

三角柱是一種立體圖形,由兩個互相平行且全等的三角形面(即頂面與底面)組成,並由三個長方形側面連接起來。其中的三角形以三邊長 \(a\)、\(b\)、\(c\) 來定義,再將這個三角形沿著某個距離 \(h\)(即柱高,也稱為長度或深度)拉伸延展,就形成了三角柱。本計算器能算出三角柱的體積與各種表面積;此外,當你已知體積或側面積時,也能反過來求出柱高。

標註三角形邊 a、b、c 和稜柱高 h 的三稜柱
三稜柱:兩個三角形面由三個矩形面連接,底邊為 \(a\)、\(b\)、\(c\),高為 \(h\)。

使用方法

先從下拉選單選擇計算模式,接著輸入該模式所要求的數值。預設模式會依三角形三邊長與柱高計算體積。其他模式則可算出總表面積(並拆解為側面積、頂面與底面面積)、側面積、頂面或底面的三角形面積,或反推柱高。長度單位僅用於標示,不會進行任何換算,因此所有輸入值都必須使用同一種單位。最後可設定答案要四捨五入到幾位有效數字。

公式解析

三角形面積採用海龍公式(Heron's formula)。先求半周長 \(s = (a + b + c) / 2\),再計算面積 \(A = \sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}\)。頂面與底面的面積都等於這個 \(A\)。體積就是面積乘以柱高:

$$V = A \cdot h$$

每個長方形側面的面積等於對應邊長乘以 \(h\),因此側面積為 \(A_l = h(a + b + c)\)。總表面積再加上兩個三角形端面:

$$SA = h(a + b + c) + 2A$$

三邊長必須符合三角形不等式,否則無法構成有效的三角形。

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邊長為 a、b、c 的三角形,陰影區域表示海龍公式
海龍公式利用三條邊 \(a\)、\(b\)、\(c\) 求出三角形橫截面的面積。

計算範例

假設 \(a = 3\)、\(b = 4\)、\(c = 5\)、\(h = 10\)。半周長為 \(s = 12/2 = 6\),所以面積 \(A = \sqrt{6 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1} = \sqrt{36} = 6\)。體積為 \(V = 6 \cdot 10 = 60\) 立方單位。側面積為 \(A_l = 10 \cdot (3 + 4 + 5) = 120\) 平方單位,總表面積則為 \(SA = 120 + 2 \cdot 6 = 132\) 平方單位。

常見問題

\(h\) 是三角形的高嗎?不是。這裡的 \(h\) 指的是三角柱的長度/深度(也就是拉伸的距離)。三角形本身的垂直高只會在「由 \(b\)、\(H\) 與 \(h\) 求體積」模式中以 \(H\) 出現。

為什麼會出現「無效三角形」的錯誤?三邊長必須符合三角形不等式:任兩邊之和必須大於第三邊。否則海龍公式就無法得出實數結果。

會自動換算單位嗎?不會。單位下拉選單只用於標示輸出結果(長度、面積以 unit²、體積以 unit³ 表示)。請務必用同一種單位輸入所有長度。

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