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输入计算

数学公式

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结果

最大内接正方形边长
7.07
单位(s = r√2)
正方形对角线(= 圆的直径) 10
正方形面积 50
正方形周长 28.28
填充率(正方形面积 / 圆面积) 63.66%

什么是圆内接正方形计算器?

这个工具用来求出能画在圆内部的最大正方形(即内接正方形)。要让正方形尽可能大,它的四个顶点都必须落在圆周上,这就意味着正方形的对角线恰好等于圆的直径。只需输入一个数据——圆的半径,计算器就能算出正方形的边长、对角线、面积、周长,以及正方形占据了圆多大的面积。

标注了半径和对角线的圆内接正方形
圆内接正方形:其对角线等于圆的直径。

使用方法

输入圆的半径(\(r\)),单位随你选(厘米、英寸、米都可以——计算结果会用相同的单位输出)。点击「计算」即可看到内接正方形的各项尺寸。无论是做设计排版、木工制作、CNC 切割、铺贴瓷砖,还是写几何作业,它都能派上用场。

公式详解

由于正方形的对角线等于圆的直径,所以对角线为 \(d = 2r\)。设正方形边长为 \(s\),其对角线为 \(s\sqrt{2}\),令 \(s\sqrt{2} = 2r\),即可求出边长:

$$s = r\sqrt{2}$$

于是面积为 \(A = s^{2} = 2r^{2}\),周长为 \(P = 4s\)。填充率是正方形面积与圆面积(\(\pi r^{2}\))之比:\(\dfrac{2r^{2}}{\pi r^{2}} = \dfrac{2}{\pi} \approx 63.66\%\)。

由内接正方形的两条边和对角线构成的直角三角形
对角线 \(d\)、边长 \(s\) 与直角的关系为 \(s = \dfrac{d}{\sqrt{2}} = r\sqrt{2}\)。

实例演算

假设 \(r = 5\)。边长 \(s = 5 \times \sqrt{2} \approx 7.07\)。对角线为 \(2 \times 5 = 10\)(即直径)。面积为 \(2 \times 5^{2} = 50\)。周长为 \(4 \times 7.07 \approx 28.28\)。该正方形大约覆盖圆面积的 \(63.66\%\)。

常见问题

为什么对角线就是直径?最大的内接正方形四个顶点都在圆周上,因此连接对角两顶点的线必然经过圆心——而这条线正是圆的直径。

正方形覆盖了圆的多大比例?始终是 \(\dfrac{2}{\pi} \approx 63.66\%\),与半径大小无关。

能不能反过来用边长推算?可以:已知边长 \(s\),半径为 \(r = \dfrac{s}{\sqrt{2}}\),圆的直径就是正方形的对角线 \(s\sqrt{2}\)。

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