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等边三角形计算器

范围:0 cm – 1,000,000,000 cm

结果

15.5885 cm²

面积

周长
18.0000 cm
高
5.1962 cm

等边三角形计算器只要一条边长,给出三样东西:这块三角形占多大面积、绕它一圈有多长、以及从一个顶点笔直落到对边中点的那条高。它在三角形那几页里最简单,而简单的理由值得明说,因为这正是它单独成页的理由:等边三角形是唯一一种一个数就能把形状定死的三角形。一般三角形给一条边是定不住的——以这条边为底可以画出无穷多个三角形,从几乎压扁的一条到几乎和底一样宽的都有;给两条边加夹角、或者给三条边,形状才被钉住。等边三角形躲开了这一步,因为它的形状是事先规定好的:三条边一样长、三个角都是 60°。于是只剩下大小可选,而边长就是这个大小,整块图形随它等比缩放。所以这一页只有一个输入框,也所以边长翻倍时周长跟着翻倍、面积却变成四倍。算式全部来自一个事实:把高画出来,三角形被切成两个全等的直角三角形,每个的斜边是边长、底是半条边长,勾股定理给出高等于二分之根号三乘边长。面积则是底乘高的一半,化简成四分之根号三乘边长的平方。这两个常数——二分之根号三与四分之根号三——值得一眼就认出来,它们就是这块形状的全部,下面的公式无非是把这两个数套在边长上。高在这一页是作为一个读数印出来的,而不只是算面积的中间步骤,因为图纸上要标的是它,读者量完一条边之后最可能接着问的也是它。

从边长为 0 到边长为 10 的等边三角形

边长(厘米)面积(平方厘米)周长(厘米)高(厘米)
615.5885185.1962
10.43330.866
21.732161.7321
33.897192.5981
510.8253154.3301
7.524.35722.56.4952
1043.3013308.6603
0000

八个三角形,第一行是页面打开时的默认值。把第三、第四列往下读,注意什么没有变:高永远是边长的 0.866,周长永远是边长的三倍,两列都是边长乘一个固定的数。第二列是例外,第二、三行最能看出来——边长从 1 到 2,周长与高都翻倍,面积却变成四倍,因为面积跟着长度的平方走,另外两个跟着长度本身走。第三行是这一页看起来像印错的地方:边长为 2 的三角形面积是 1.7321,高也是 1.7321。对这个边长来说两个都是根号三(折半抵消了高里的除以二,平方抵消了面积里的除以四),而它们仍然是两个量——一个是平方厘米,一个是厘米。整张表只有这一行两列相等,它是这一个边长的巧合,不是某一列算了两遍。第一行同时是与另外两页对账的那一行:边长 6 给出 15.5885,与海伦公式页的 6、6、6 以及等腰三角形页的「底 6、腰 6」逐位相同。表中每个数都是构建时从它的边长重算出来的,单位是厘米,四位小数与结果面板用的是同一个宽度。

公式

A = (√3 ÷ 4) × s² P = 3s h = (√3 ÷ 2) × s

边长
三条边中任意一条的长度,单位是厘米。这是本页唯一的输入,因为等边三角形三条边等长、三个角恒为 60°,只剩下大小这一件事要定
面积
三角形占的平面大小,单位是平方厘米,等于四分之根号三乘边长的平方。那个系数约等于 0.433,是个值得记住的数:等边三角形的面积略大于以它的边为边的正方形的四成
周长
绕三角形一圈的长度,单位是厘米,等于三倍边长,因为三条边一样长。它是三个读数里唯一在边长为精确值时也精确的一个,所以另外两个数看起来不对时,先用它来对
高
从一个顶点笔直落到对边中点的距离,单位是厘米,等于二分之根号三乘边长。它也叫底边上的高,因为图形左右对称,从哪个顶点画下来都是同一条线
√3
根号三,约 1.7320508。它同时出现在面积与高里,而且不是舍入的产物:把三角形对折之后剩一个直角三角形,它的三条边不可能同时是整数,那个「除不尽」必须留在某个地方
四位小数
每个读数印出来的宽度。面积与高几乎总是带着根号三、因此几乎总是除不尽;周长是精确的,印四位是一种固定宽度,不是对精度的声明

凡是用等边三角形拼出来的东西都归这一页管,而这样的东西比名字听起来多。屋架、自行车架、桥梁桁架、货架支撑里都有它,因为三角形是唯一一种不改变边长就推不动形状的多边形——四边形框架侧面一推就倒,门上那条斜撑就是为这件事装的。如果是从一张板材上裁三角形,面积告诉你一张板能出几个,高告诉你一排有多高:尖朝上排成行时,后一排与前排正好重叠一个高,所以间距是它而不是面积。如果是把一条长条折成形状,周长就是接头之外你要备的料长。而如果是在核对图纸,高在三角形里的位置是固定的——它把图形切成两个全等的直角三角形,并且正好落在对边的中点上——所以算出来的高若切不出两个相等的半边,那图纸上画的就不是等边三角形,标签写什么都不算。还有一条算术上的提醒该写在这里而不是塞进小字:面板上印出来的高已经舍到四位了,手工把它乘回去会得到与面积差最后一位的数。面板上两个数各自都是对的,丢的那一位发生在往返的过程里。

算例

  1. 边长为 6

    1. 周长:3 × 6 = 18
    2. 高:(√3 ÷ 2) × 6 = 5.196152…,舍入得 5.1962
    3. 面积:(√3 ÷ 4) × 36 = 15.588457…,舍入得 15.5885

    页面打开时的默认值,也是三角形几页互相对账的那一行:三条边都是 6 的三角形在本页面积是 15.5885,等腰三角形页「底 6、腰 6」与海伦公式页「6、6、6」给出的也是同一个 15.5885。三种描述、三条路径、同一个形状,末位逐位相同。这里还能看见那个算术陷阱:6 × 5.1962 ÷ 2 = 15.5886,比上面那个面积高一位,而丢掉的这一位发生在高的舍入里,不在任何一个公式里。

  2. 边长为 1

    1. 周长:3 × 1 = 3
    2. 高:(√3 ÷ 2) × 1 = 0.8660254…,舍入得 0.866
    3. 面积:(√3 ÷ 4) × 1 = 0.4330127…,舍入得 0.433

    单位等边三角形,两个常数就是从这里记最省事:边长为 1 时高是 0.8660、面积是 0.4330。拿它和边长为 1 的正方形比——后者面积是 1——同样一条边长,三角形占的地方不到一半,这也正是四分之根号三这个系数的来历。三个读数里有两个的第四位小数是 0,所以印出来时被省掉了。

  3. 边长为 2

    1. 周长:3 × 2 = 6
    2. 高:(√3 ÷ 2) × 2 = 1.7320508…,舍入得 1.7321
    3. 面积:(√3 ÷ 4) × 4 = 1.7320508…,舍入得 1.7321

    看起来像印错、其实不是的一行:面积与高都印 1.7321。对这个边长来说两个数都是根号三——边长折半抵消了高里的除以二,边长平方抵消了面积里的除以四——但一个是 1.7321 平方厘米,另一个是 1.7321 厘米。它们是两个量在同一处边长上数值相同,参考表里也只有在边长 2 这一行会这样。

  4. 边长为 10

    1. 周长:3 × 10 = 30
    2. 高:(√3 ÷ 2) × 10 = 8.660254…,舍入得 8.6603
    3. 面积:(√3 ÷ 4) × 100 = 43.301270…,舍入得 43.3013

    边长十厘米,差不多是一个屋面支托的尺寸。高 8.6603 是边长的 86.6%,而这个比例永远不变:等边三角形的高恒为边长的 0.866,不管大小。把这种三角形尖朝上排成行的话,这个数就是行距——每一排与下一排正好重叠一个高。

  5. 边长为 0

    1. 周长:3 × 0 = 0
    2. 高:(√3 ÷ 2) × 0 = 0
    3. 面积:(√3 ÷ 4) × 0 = 0

    0 是合法输入,不是空着没填。边长为 0 的三角形塌成了一个点,三个读数都是 0,所以这一行零是真答案。空着不填是另一回事:框里什么都没有时页面什么结果都不显示,因为没有东西可算。

局限

本页只做等边三角形:三条边一样长、三个角都是 60°。仅仅等腰的、直角边的、或者任何其它形状而恰好有一条边是这么长的三角形,都不是一个数能描述的,本页会不声不响地按等边三角形给出结果,而不会提示你心里的那个形状其实是另一个。如果手上是任意三角形的两条边,去三角形面积页(给它底与高)或海伦公式页(给它三条边)。读数一律是厘米与平方厘米,与单位下拉框选什么无关,所以按英寸填进去的边长拿回来的是厘米的答案。四位小数是显示宽度,不是精度声明,对量出来的边长来说它是偏宽的。高与面积是两个独立印出的读数:面积由未舍入的高算出,所以把印出来的高手工乘回去会在第四位差一个数,那是舍入差别,不是哪个数算错了。本页是二维的,没有厚度这一栏,所以它给不出三棱柱的体积或三角铁板的重量。

常见问题

为什么一个数就能描述一个等边三角形?
因为形状是事先定好的。等边三角形三条边一样长、三个角都是 60°,剩下要选的只有大小,而边长就把大小定死了。一般三角形没有用掉这份自由:给一条边,以它为底可以画出无穷多个形状;要给三条边、或者两条边加夹角,三角形才被钉住。这也是本页只有一个输入框的原因。
高是怎么算出来的,根号三是从哪儿来的?
从顶点把高画下来,三角形被切成两个全等的直角三角形。每个的斜边是边长、底是半条边长,勾股定理给出高等于「边长的平方减去四分之一边长的平方」再开方,也就是二分之根号三乘边长。那个除不尽不是舍入造成的,它是「等边的形状被对折」这件事本身留下的东西。
把面板上的高乘上半个底,为什么不等于面板上的面积?
因为面板上的高已经舍到四位小数了,而面积是拿未舍入的高算完再单独舍的。边长为 6 时高印成 5.1962,半个底是 3,乘起来是 15.5886,而面积印的是 15.5885。两个数都对;丢掉的第四位发生在往返的过程中,不在任何一次计算里。要精确的面积就直接用面积那一行,别自己乘回来。
高是边长的几分之几?
永远是边长的 0.866,也就是 86.6%,与三角形多大多小无关。它来自同一个二分之根号三:边长变大时高按同样的比例变大,两者的比值因此从不改变。把这种三角形尖朝上排成行时用的就是这个数——每一排与下面那一排正好重叠一个高。
等边三角形与同样边长的正方形比,谁占的地方大?
正方形大:边长为 1 时正方形是 1 平方单位,三角形只有约 0.433。同样一条边长,三角形用的料更少,但它的周长对这个面积来说也更短,所以这个比较只有说成「每单位边长的用料」才有意义。实际工程里选三角形多半是因为它稳,不是因为面积:三角形不改变边长就推不动形状,四边形一推就倒。
边长可以填 0 吗?那和空着不填是一回事吗?
0 是真实输入,三个读数都会给 0,这正是「没有大小的三角形」的诚实答案。空着不填不一样:框里什么都没有时页面什么结果都不显示,因为没有东西可算。这个区别在打字的过程中很重要——清空输入框准备重填时,不应该闪出一行零。

参考资料

相关计算器