直角三角形计算器
结果
斜边
- 直角边 a
- 3.00 cm
- 直角边 b
- 4.00 cm
- 角 A
- 36.87 °
- 角 B
- 53.13 °
- 面积
- 6.00 cm²
- 周长
- 12.00 cm
直角三角形计算器从直角三角形的五个量里取两个,把整个三角形还给你。这五个量是三条边与两个锐角,任意两个都足以把这个三角形完全定下来——只有一个例外,下面会讲到,用之前值得先知道。填两条直角边,斜边由勾股定理给出;填一条直角边加斜边,另一条直角边由同一个定理反过来给出;填一条边加一个锐角,剩下的边由那个角的正弦、余弦与正切给出。页面报出的角是你填的那条边「对着」的那个角:角 A 对着直角边 a,角 B 对着直角边 b,而两个角加起来永远是九十度,因为第三个四分之一圈已经被直角占去了。面板上的每一个数都由那两个已知量推出来,所以它们彼此一致是构造出来的、不是碰巧的:三条边严格满足勾股定理,两个锐角严格相加得九十,面积与周长用的是同一个还没舍入的三边——而不是另算一遍。七行输出里通常有两行是你自己填进去的数的回显,这是有意的:本页承诺的是「整个三角形」,而一个会随你填了哪两格改变形状的面板,比固定七行更难读。输出的单位一律是厘米与平方厘米,不管你输入时用的是哪个单位,因为页面会先把输入换算成同一个单位再动手解。下面那张表走了七个三角形,每一行第一列写的就是这一行从哪两个量出发——没有它,你分不清印出来的七个数里哪个是答案、哪个是已知。
七个直角三角形,每个由两个已知量解出
| 已知 | 直角边 a(厘米) | 直角边 b(厘米) | 斜边(厘米) | 角 A(度) | 角 B(度) | 面积(平方厘米) | 周长(厘米) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a, b | 3 | 4 | 5 | 36.87 | 53.13 | 6 | 12 |
| a, b | 5 | 12 | 13 | 22.62 | 67.38 | 30 | 30 |
| a, c | 6 | 8 | 10 | 36.87 | 53.13 | 24 | 24 |
| b, c | 5 | 12 | 13 | 22.62 | 67.38 | 30 | 30 |
| a, b | 8 | 15 | 17 | 28.07 | 61.93 | 60 | 40 |
| a, A | 3 | 5.2 | 6 | 30 | 60 | 7.79 | 14.2 |
| c, A | 5 | 8.66 | 10 | 30 | 60 | 21.65 | 23.66 |
八列,而第一列要先读:它写明这一行是从哪两个量出发的——a, b 是两条直角边,a, c 或 b, c 是一条直角边加斜边,a, A 或 c, A 是一条边加一个角。没有这一列,你分不清印出来的七个数里哪个是已知、哪个是算出来的,因为解出来的三角形两样都会印。有两对行是刻意的自查:第二行与第四行是同一个 5-12-13,一行从两条直角边解、一行从斜边加直角边解,六个数全都对得上;最后两行是同一个 30°-60°-90° 的两个大小,一行从边加角解、一行从斜边加角解,三边比在两行里都是 1 比根号三 比 2。另外,整张表的两个角都是互补的一对、严格相加得九十度;而真正属于整边勾股数的只有第一、二、五这三行。
公式
a² + b² = c² A + B = 90° sin A = a ÷ c tan A = a ÷ b 面积 = a × b ÷ 2 周长 = a + b + c
- a, b
- 两条直角边,也就是夹着直角的那两条边。页面先把任何一组输入化归成这两条边再算别的,所以「斜边加一个角」这种情形也是先变成两条直角边
- c
- 斜边,直角对面的那条边,三边里最长的。它是本页的主结果,而且永远是现算的,不是你填了就照抄——哪怕斜边正是你输入的那一格
- A, B
- 两个锐角。A 对着直角边 a,B 对着直角边 b;各自都在零度与九十度之间,加起来正好是三角形内角里剩下的那九十度
已知直角三角形的两个量、想要剩下的一切时用它:两条直角边、一条直角边加斜边、或者任意一条边加上任意一个锐角。它是直角三角形这一族的通用求解页,与勾股定理那一页的分界在于主结果:那一页回答的是更窄的一个问题——缺的那条边是多少;本页回答整个三角形,而且不管你填的是哪两格,斜边都排在第一位。与三角形那一页的分界在于直角:那一页不要求有直角,所以要两边加夹角,而本页从同样两个数里能榨出多得多的东西,因为直角是白送的第三个信息。两条直角边相等的直角三角形就是等腰直角三角形,那一页印的是同一个三角形的另一套说法。
算例
两条直角边,3 与 4
- 两条直角边已知,斜边由勾股定理给出:9 加 16 是 25,开方是 5
- 角 A 对着长度为 3 的那条边,所以它的正切是 3 比 4,也就是 36.87 度
- 角 B 是九十度剩下的那部分,所以是 53.13 度
- 面积是 3 乘 4 的一半,周长是三边相加
页面打开时就是这个三角形,也是整数直角三角形里最小的一个——正是勾股定理那一页围绕的那一个,所以两页在斜边、面积与周长上逐位相同。注意两条直角边在输出里也出现了,尽管它们是你填进去的:面板固定印全七个量,而「整个三角形解出来」这句承诺就是它这么做的理由。两个角都在零度与九十度之间,并且加起来正好是九十度而不是 89.99——因为第二个角是按「还剩多少」算出来的。
一条直角边加斜边,6 与 10
- 斜边与一条直角边已知,另一条直角边是十的平方减六的平方再开方
- 一百减三十六是六十四,开方是 8
- 两个角由两条直角边给出:角 A 的正切是 6 比 8
- 三条边都有了,面积与周长就是算术
另一条直角边来自同一个定理的减法那一边。这也是最容易填反的一档:斜边比直角边短的话这个三角形根本不存在,页面会说明这一点并要求把两个数对调,而不是返回一个数——真去开一个负数的平方根是得不到答案的。这里的两个角与 3-4-5 那一行完全相同,因为 6-8-10 就是那个三角形放大一倍。
一条直角边加上它对着的角,3 与 30 度
- 角 A 对着直角边 a,所以三十度的正弦把这条边与斜边连起来:这条边是斜边的一半
- 于是斜边是这条边的两倍,也就是 6
- 另一条直角边是这条边除以三十度的正切,约 5.2
- 角 B 是九十度剩下的部分,所以是 60 度
这就是 30°-60°-90° 那个三角形,三边比是 1 比根号三 比 2;它也是能看出「哪个角是哪个角」的一行:A 对着你给出的那条边,所以长度 3 的那条边是三十度对面的短边。把同一个直角边配上「角 B 等于 60 度」再填一次,七个数完全相同——两个角描述的是同一个形状,这一对就是页面给自己做的映射自查。直角边、面积与周长都保留了两位小数,所以 5.196 印成 5.2。
斜边加上一个角,10 与 30 度
- 斜边已知时,三十度对着的那条直角边是斜边乘以三十度的正弦,也就是十乘以二分之一
- 另一条直角边是斜边乘以三十度的余弦,约 8.66
- 两个角本来就是已知的:三十度与它的余角六十度
- 面积是 5 与 8.66 乘积的一半,周长是三边相加
上一行那个形状的放大版:这里是 5、8.66、10,那里是 3、5.2、6,两个三角形对应边的比处处相同——这正是「两个三角形角度一样」的意思。注意斜边虽然是你填的,面板上仍然印着它:它是由两条直角边现算的,不是照抄输入,所以面板上的三条边永远严格满足勾股定理,不可能自相矛盾。8.66 这个数来自两位小数的舍入,精确值是五倍根号三。
局限
四件要说清楚的事。第一,五个格子必须恰好填两个,而且不能两个都是角。一格信息不够,三格信息多余,页面在报错时把这两种情况分开说;两个角填满了同样解不出来,因为它们只定形状、说不出大小。面板本身不会标出它在等你填哪一格,数目得自己数。第二,两个锐角都能填,但都不能是零度或九十度,因为直角三角形的两个锐角严格落在这两个值之间;边长为零同样被拒,退化的三角形没有面积也没有周长可言。第三,输出的单位永远是厘米与平方厘米,与你输入时用的单位无关——用英尺填进去的一条边会先被换算,答案仍以厘米给出。第四,七行输出里通常有两行是你自己输入的回显,所以填了一条直角边、看到同一条边又印了一遍,不是页面没算;那一行的数经过单位换算与舍入,而新信息在其余几行里。
常见问题
- 五个格子要填几个?
- 恰好两个。三条边与两个锐角里任意两个都足以完全定出一个直角三角形,一个不够——只知道一条边,形状是自由的;只知道一个角,大小是自由的。填三个也会被拒,不是因为三个量有歧义,而是那时该说的话是「填多了」而不是算术上的问题。唯一一组填满两格却仍然失败的组合是两个角:它们定形状,不定大小。
- 为什么面板上会把我填的那条边又印一遍?
- 因为这一页承诺的是整个三角形,而不是你还没填的那几条。输出清单是固定的,所以你填的那条直角边会出现在七行里。那一行看起来像什么都没做,但它已经过了单位换算与舍入,而真正的信息在其余六行里。反过来,做一个「只印你缺的那几条」的面板会让输出随你填了哪两格改变形状,那样只会更难读。
- 角 A 是哪一个角?
- 角 A 是直角边 a 对着的那个角,角 B 对着直角边 b。所以你填一条长 3 的直角边和一个 30 度的角时,页面把 3 读作那个三十度角对着的边,也就是 30°-60°-90° 三角形里的短边。两个锐角永远正好相加得九十度,因为直角已经占去了内角里剩下的九十度,而第二个角是按「还剩多少」算出来的、不是单独算一次——所以它们不会舍入出 89.99 这种画面。
- 答案是什么单位?
- 永远是厘米与平方厘米,不管你输入时用的是什么单位。页面会先把输入换算成同一个单位再解,而输出的单位声明的是厘米,所以用英尺填进去的一条边,回来的是它的厘米数。角一律用度报出,理由相同:你可以用弧度或者百分度输入,但面板报的是度。
- 这一页和勾股定理那一页有什么区别?
- 本页收的输入更多、给的结果也更全。勾股定理那一页从三条边里取两条,回答的是更窄的问题——缺的那条边是多少;本页从五个量里取两个(包括角),还给你整个三角形,并且无论哪种输入都以斜边打头。两者重叠的地方逐位相同,因为它们在算同一个三角形、用的是同一把尺。
- 为什么斜边比直角边短会被拒答?
- 因为这样的三角形不存在。斜边是直角对着的那条边,三边里永远最长,所以它必须严格大于任意一条直角边。当两格填的是一条直角边和一条斜边、而斜边反而更小时,几乎可以肯定两个数填反了;页面会指出来并建议对调,而不是去对一个负数开平方——那个运算根本没有答案。
参考资料
- Right Triangle — 直角三角形的五个量、哪些组合能定出这个三角形,以及各量之间的关系式 — Wolfram MathWorld(美国)
- Pythagorean Theorem — 三边之间的那条关系、它的逆定理,以及退化情形的讨论 — Wolfram MathWorld(美国)
- Finding a Side in a Right-Angled Triangle — 用正弦、余弦与正切由「一边一角」解出其余的边 — Math is Fun(英国)
- Pythagoras' Theorem — 勾股定理的完整讲法,含逆定理与例题 — Math is Fun(英国)