等腰三角形計算機
依腰長與底邊,求等腰三角形的高、面積、周長、頂角及相等底角。
由腰長與底邊求解
輸入兩條相等邊中任一條的長度及底邊長度,即可計算其餘各項性質。
關於等腰三角形
等腰三角形至少有兩條邊長度相等。通常將不相等的邊稱為底邊,底邊所對的角稱為頂角,與底邊相接的兩個角相等。這種對稱性讓等腰三角形特別容易求解。只要知道腰長與底邊,就能利用直角三角形的幾何關係求出高、面積、周長及全部三個角。
從頂點向底邊作高,會將三角形分成兩個全等的直角三角形。這條高同時平分底邊與頂角。每個直角三角形都以腰為斜邊,以底邊的一半為其中一條股。依畢氏定理,高等於腰長平方減去底邊平方的四分之一,再取平方根。面積是完整底邊乘以高的一半,周長則是腰長的兩倍加上底邊。
頂角可由餘弦定理求得。若腰長為 a、底邊為 b,頂角的餘弦等於二倍 a 平方減去 b 平方,再除以二倍 a 平方。知道頂角後,每個底角等於 180 度減去頂角所得差的一半。兩個底角必須相等,三個角的總和必須為 180 度,可用來核對結果。
並非任意兩個正數長度都能構成等腰三角形。三角形不等式要求底邊短於兩腰之和,因此 b 必須小於 2a。相等時,圖形會退化為面積為零的直線;若底邊更長,兩條腰便無法連接成三角形。計算機會強制符合這個嚴格不等式,並拒絕零或負數長度。
等腰三角形常見於屋架、橋梁支撐、對稱立面、測量配置、光學及課堂幾何題。所有輸入長度必須使用相同單位。高與周長沿用該單位,面積則使用平方單位。顯示的角度以度為單位。結果經過捨入以方便閱讀;若後續計算需要高精度,請使用未捨入的值或適當的工程公差。
等腰三角形範例
| 腰長與底邊 | 主要結果 | 觀察 |
|---|---|---|
| a = 5, b = 6 | 高 4,面積 12,周長 16 | 高將三角形分成兩個 3-4-5 直角三角形。 |
| a = 13, b = 10 | 高 12,面積 60,周長 36 | 高將三角形分成兩個 5-12-13 直角三角形。 |
| a = 5, b = 5 | 高 4.3301270189,面積 10.8253175473 | 腰長等於底邊時,形成正三角形這個特殊情況。 |
| a = 10, b = 12 | 高 8,面積 48,周長 32 | 這是第一個範例的等比例放大,角度維持不變。 |
如何使用等腰三角形計算機
- 輸入兩條相等邊的共同長度。
- 以相同單位輸入另一條底邊的長度。
- 按下「求解三角形」,檢查是否符合三角形不等式。
- 查看高、面積、周長、頂角及相等底角。
等腰三角形常見問題
如何求等腰三角形的高?
將底邊平分,再對其中一個直角三角形使用畢氏定理。腰是斜邊,底邊的一半是水平的股。
面積如何計算?
面積等於底邊乘以垂直高的一半。計算機會先根據輸入的腰長與底邊長度求出高。
為什麼底邊必須短於腰長的兩倍?
三角形不等式規定,任一邊必須短於另兩邊之和。若底邊等於或超過腰長的兩倍,就無法形成非退化三角形。
兩個底角一定相等嗎?
是的,等邊所對的角相等。因為兩個底角的數值相同,計算機只顯示一次共同的底角值。
正三角形也是等腰三角形嗎?
是的,依包含式定義,正三角形至少有兩條相等邊,因此是特殊的等腰三角形。其頂角與兩個底角各為 60 度。