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输入计算

(等边三角形 = 3,正方形 = 4,5,……)

数学公式

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结果

边长 a
1.519671
长度单位
周长 L 4.559014 length units
面积 S 1 square units
边数 n 3

这个计算器能做什么

这个工具的思路是"由面积反推尺寸"。只要给出正多边形(各边相等、各角相等)的面积 \(S\) 和边数 \(n\),它就能算出单条边的边长 \(a\) 以及总周长 \(L\)。它正好是常见"由边长求面积"公式的逆运算,在产品设计、铺砖排版、几何作业和 CAD 制图中非常实用——当你知道一个图形需要覆盖多大面积、却需要倒推出它的边长尺寸时,用它最方便。

公式详解

一个有 \(n\) 条等长边、每条边长为 \(a\) 的正多边形,其面积为 $$S = \frac{n \cdot a^2}{4 \cdot \tan\!\left(\frac{\pi}{n}\right)}$$ 把这个式子对 \(a\) 求解,可得 $$a = \sqrt{\frac{4S \cdot \tan\!\left(\frac{\pi}{n}\right)}{n}}$$ 而周长就是 $$L = n \cdot a$$ 式中的角 \(\frac{\pi}{n}\) 以弧度为单位(在代码里写作 Math.PI / n)。随着 \(n\) 不断增大,\(\tan\!\left(\frac{\pi}{n}\right)\) 会逐渐趋近于 \(\frac{\pi}{n}\),正多边形也会越来越接近一个面积相同的圆。

从中心分成三角形楔块的正六边形,标注了一条边长并对面积着色
将正多边形分成 \(n\) 个全等三角形,可把面积 \(S\) 与边长 \(a\) 联系起来。

使用方法

先输入面积 \(S\),单位只要前后保持一致即可(cm²、m²、in²,或不带单位的纯数值都行);再输入边数 \(n\)(等边三角形填 3,正方形填 4,正五边形填 5,依此类推)。算出的边长 \(a\) 会采用与之对应的长度单位——例如面积用 cm²,则边长以 cm 为单位。

实例演算

以一个面积 \(S = 100\)、\(n = 4\) 的正方形为例。此时 \(\tan\!\left(\frac{\pi}{4}\right) = 1\),所以 $$a = \sqrt{\frac{4 \cdot 100 \cdot 1}{4}} = \sqrt{100} = 10$$ 周长 $$L = 4 \cdot 10 = 40$$ 这正好对应一个 \(10 \times 10\) 的正方形,周长为 \(40\)——结果完全吻合,验证无误。

面积着色、五条相等边均已标记的正五边形,显示面积为输入、边长为输出
例题:由已知面积 \(S\) 和边数 \(n\) 求出每条边长 \(a\)。

常见问题

为什么 \(n\) 至少要等于 3?边数少于三条无法围成一个封闭区域,也就不能称为多边形。当 \(n = 2\) 时,\(\tan\!\left(\frac{\pi}{2}\right)\) 会发散到无穷大。

算出来的结果是什么单位?边长和周长所用的长度单位,对应于你输入面积时所用平方单位的"开方"。例如 \(S\) 以 m² 计,则 \(a\) 和 \(L\) 都以 m 计。

这个工具是否默认图形为正多边形?是的。所有边长和内角都必须相等。不规则多边形仅凭面积无法求解。

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