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数学公式

数学公式: 菱形计算器
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  1. Diagonals from side and angle

    Diagonals from side and angle: 菱形计算器

    The two diagonals p and q in terms of the side a and interior angle A, with the parallelogram law.

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结果

菱形面积 K
20
内角 A = C = 53.1301 °
内角 B = D = 126.87 °
边长 a = 5
对角线长 p = 8.94427
对角线长 q = 4.47214
高 h = 4
周长 P = 20
面积 K = 20

菱形计算器是什么?

菱形是一种四边等长(边长记为 \(a\))的四边形。它的对角相等(\(A = C\),\(B = D\)),相邻两角互补(\(A + B = 180°\)),两条对角线 \(p\) 和 \(q\) 互相垂直平分。本计算器只需任意两个已知量,就能求出其余所有属性:四个内角、两条对角线、高、周长和面积。

标注边、对角线、角和高的菱形
标示了相等边长 \(a\)、对角线 \(p\) 和 \(q\)、内角 \(A\) 和 \(B\) 以及高 \(h\) 的菱形。

使用方法

在"选择计算方式"菜单中,挑选与你已知的两个量相匹配的选项——例如"已知 \(a\)、\(h\)"或"已知 \(p\)、\(q\)"。填入对应数值,选择显示单位(仅作标注,不会换算数字大小)和有效数字位数,即可读取完整结果。角度的输入和显示均以度(°)为单位。

公式详解

计算核心由四个面积公式和对角线关系构成。面积可写作

$$K = a^2 \sin A = \frac{p \cdot q}{2} = a \cdot h$$

高满足 \(h = a \cdot \sin A\)。两条对角线由

$$p = 2a\cos\tfrac{A}{2}, \quad q = 2a\sin\tfrac{A}{2}$$

得出,二者结合即得平行四边形定律

$$p^2 + q^2 = 4a^2$$

因此边长可反求为 \(a = \tfrac{1}{2}\sqrt{p^2 + q^2}\)。周长则很简单:\(P = 4a\)。

菱形对角线垂直相交并互相平分
菱形的对角线互相垂直平分,形成四个直角三角形。

计算示例

设 \(a = 5\)、\(h = 4\)。则 \(\sin A = h/a = 0.8\),所以 \(A = \arcsin(0.8) = 53.1301°\),\(B = 180 - 53.1301 = 126.870°\)。对角线为 \(p = 2 \cdot 5 \cdot \cos(26.5651°) = 8.94427\),\(q = 2 \cdot 5 \cdot \sin(26.5651°) = 4.47214\)。周长为 \(P = 4 \cdot 5 = 20\),面积为 \(K = a \cdot h = 20\)(也等于 \(p \cdot q/2 = 20\))。三种面积算法结果一致。

常见问题

为什么求出的角是锐角? 当已知边长加上高或面积时,菱形在一个锐角和它的补角之间存在形状二义性。我们将 \(A\) 取为锐角值,\(B = 180° - A\) 取为其补角,二者完全自洽。

单位菜单会换算数值吗? 不会。所有长度共用同一单位,菜单仅附加一个标签;面积则以该单位的平方表示。

如果菱形不存在怎么办? 如果高超过边长,或对角线达到 \(2a\),该图形便不可能成立或退化;此时计算器会对三角函数的参数进行钳制,以保证结果有意义。

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