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输入计算

数学公式

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结果

弓高(矢高)
2
单位(与半径相同)
弧长 9.273
圆心角 106.26°

什么是弓高(矢高)?

弓高在拉丁语中意为"箭"(sagitta),指从弦的中点到弧的中点之间的高度,用来描述一段圆弧相对于其弦"鼓出"的程度,在中文里也常称为"矢高"或"拱高"。这个概念广泛出现在光学、射箭、结构工程、木工以及道路与铁路的曲线设计中——凡是涉及弧形的地方,几乎都能见到它的身影。

显示半径、弦和矢高的圆弓形
矢高(s)是从弦的中点到弧的高度。

如何使用本计算器

输入圆的半径 r 和弦长 c(即圆弧两端点之间的直线距离)。计算器会自动给出弓高、弧长以及弦所对应的圆心角。请注意弦长不能超过直径(\(c \le 2r\)),否则在几何上无解。

公式详解

弓高可以直接由勾股定理推导出来。半弦(\(c/2\))、弦心距(圆心到弦的距离)和半径恰好构成一个直角三角形。弦心距等于 \(\sqrt{r^{2} - (c/2)^{2}}\),因此弓高就是半径减去弦心距:

$$s = r - \sqrt{r^{2} - \left(\frac{c}{2}\right)^{2}}$$

圆心角为 \(\theta = 2\cdot\arcsin\left(\dfrac{c}{2r}\right)\),弧长为 \(L = r\cdot\theta\)(其中 \(\theta\) 以弧度为单位)。

由半径、半弦和半径减去矢高构成的直角三角形
该公式由边长为 \(r\)、\(c/2\) 和 \(r - s\) 的直角三角形推导而来。

实例演算

假设 \(r = 5\),\(c = 8\)。则 \(c/2 = 4\),\(r^{2} - (c/2)^{2} = 25 - 16 = 9\),所以 \(\sqrt{9} = 3\)。弓高即为 \(5 - 3 = 2\)。圆心角为 \(2\cdot\arcsin(4/5) \approx 1.8546\) 弧度 \(\approx 106.26°\),弧长为 \(5 \times 1.8546 \approx 9.273\)。

常见问题

如果只知道弓高和弦长,不知道半径怎么办? 可以通过变形求解:\(r = \dfrac{s^{2} + (c/2)^{2}}{2s}\)。

为什么弦长不能超过 2r? 圆内最长的弦就是直径,直径等于 \(2r\)。若弦长大于该值,则在几何上没有实数解。

弓高和弓形高度是一回事吗? 是的——弓高、矢高、弧高以及圆弓形(弓形)的高度,指的都是同一个量。

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