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数学公式

数学公式: 体育场形(几何)面积与周长计算器
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  1. Area

    Area: 体育场形(几何)面积与周长计算器

    Rectangle area (a by diameter 2r) plus the two semicircles, which together make one full circle of area pi r^2.

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结果

+
面积 A
178.54
半径 r 5
直边长 a 10
周长 P 51.4159
面积 A 178.54

什么是体育场形?

在几何学中,体育场形(stadium)是一种平面图形:由一个矩形加上分别贴在两端的两个半圆构成。若半圆的半径为 \(r\),则矩形长 \(a\)、宽 \(2r\)(宽度恰好等于直径)。两端的半圆合在一起,正好拼成一个半径为 \(r\) 的完整圆。这个名字来源于田径跑道和运动场——它们都呈现出这种"圆角矩形"的轮廓。

由矩形和两个半圆端部组成的体育场形状,标注 a 和 r
体育场形状是一个长为 a 的矩形,两端各接一个半径为 r 的半圆。

如何使用本计算器

先在选择计算方式下拉菜单中,根据你已知的两个量挑选对应的计算模式。填入这两个数值,按需调整 π 的取值或显示单位,再选择结果保留的有效数字位数,计算器就会给出体育场形的全部四个关键参数:半径 \(r\)、直边长 \(a\)、周长 \(P\) 和面积 \(A\)。请注意,你选择的单位仅用于显示——它只会附加在结果后面(面积会自动带上平方单位),并不会触发任何换算,所以请务必让所有输入使用同一种单位。

计算公式

周长等于两条直边加上两个半圆合成的整圆周长:$$P = 2a + 2\pi r$$面积等于矩形加上两个半圆拼成的整圆:$$A = 2ar + \pi r^2$$每一种计算模式不过是上述公式的代数变形:已知 \(r\) 和 \(A\),则 \(a = (A - \pi r^2) / (2r)\);已知 \(r\) 和 \(P\),则 \(a = (P - 2\pi r) / 2\);已知 \(a\) 和 \(P\),则 \(r = (P - 2a) / (2\pi)\)。

将体育场分解为中央矩形和由两个半圆端部合成的一个完整圆
面积可拆分为一个矩形(2ar)加一个完整的圆(pi*r^2);周长为两条直边加一个圆的周长。

计算示例

设 \(r = 5\)、\(a = 10\),取 \(\pi = 3.14159265\)。则 $$P = 2(10) + 2\pi(5) = 20 + 31.4159 = 51.4159$$ $$A = 2(10)(5) + \pi(5)^2 = 100 + 78.5398 = 178.540$$反向验证:由 \(r = 5\) 和 \(P = 51.4159\) 可得 \(a = (51.4159 - 31.4159) / 2 = 10\),得到的面积同样为 \(178.540\),结果一致。

常见问题

为什么半径必须大于零?如果半径为零,两端的弧形端帽就消失了,而且公式 \(a = (A - \pi r^2) / (2r)\) 会出现除以零的情况,此时图形也就不再是体育场形了。

如果我的面积或周长太小怎么办?在面积模式下,必须满足 \(A \ge \pi r^2\);在周长模式下,必须满足 \(P \ge 2\pi r\)(或 \(P \ge 2a\))。否则推算出的直边长或半径会变成负数,计算器会将该输入标记为无效。

我可以修改 π 的取值吗?可以。"设 π ="一栏允许你自定义这个常数,这在教科书习题指定使用某个近似值(例如 3.14)时尤其有用。

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