什么是矩形底面楔形体?
本计算器所说的楔形体,是指底面为矩形的一种立体,矩形的长为 a、宽为 b。在底面正上方、高度为 h 处,有一条水平的顶棱(即"屋脊"),长度为 c,它与长度为 a 的底边平行,并居中位于矩形上方。倾斜的侧面将底面与顶棱连接起来。当 c 等于 a 时,这个立体就变成三棱柱;当 c 缩小到 0 时,它就变成顶点为一条线的棱锥形。
如何使用
请用同一单位输入四个长度:下底 a、底宽 b、上棱 c 和高 h。所有数值都必须为非负数。计算器会返回以立方单位表示的体积,以及以平方单位表示的侧面积和总表面积。由于所有输入都使用同一单位,因此无需做任何换算;如果你以厘米为单位测量,那么体积单位就是 cm³,面积单位就是 cm²。
公式详解
体积为 $$V = \frac{b \cdot h}{6}\left(2a + c\right).$$ 侧面积 $$F = \frac{a + c}{2}\sqrt{4h^{2} + b^{2}} + b\sqrt{h^{2} + (a - c)^{2}}:$$ 第一项对应与 a 方向平行的两个斜面,第二项对应两个端面。总表面积 $$S = F + a \cdot b,$$ 即在侧面积基础上加上矩形底面。注意 \((a - c)\) 是取平方的,因此顶棱比底边长还是短都没有关系。
计算实例
设 \(a = 4\)、\(b = 3\)、\(c = 3\)、\(h = 5\):$$V = \frac{3 \cdot 5}{6}(2 \cdot 4 + 3) = 2.5 \cdot 11 = 27.5.$$ $$F = 3.5 \cdot \sqrt{109} + 3 \cdot \sqrt{26} \approx 36.541 + 15.297 = 51.838.$$ $$S = 51.838 + 12 = 63.838.$$
常见问题
如果顶棱比底边还长怎么办? 这是允许的。端面那一项使用的是 \((a - c)^{2}\),因此即使顶棱更长,也能得到一个有效的正值面积。
当 h = 0 时会怎样? 立体会被压扁:\(V = 0\),表面积只剩下 \(a \cdot b\),侧面项也简化为 \(b \cdot |a - c|\)。
我需要指定单位吗? 不需要。所有输入都使用同一种线性单位,因此输出就分别是该单位的立方(体积)和平方(面积)。