弓形面積計算器
依圓的半徑,以及圓心角或弦長,計算弓形面積。
弓形面積計算器
選擇已知的量測值,求出弦與其圓弧之間的面積。
關於弓形面積
弓形是由一條弦及連接弦兩端的圓弧所圍成的區域。扇形沿兩條半徑從圓心延伸至圓弧,而弓形不包含這些半徑與弦之間的三角形區域。已知圓的半徑及圓心角或弦長時,本計算器可求出弓形面積。
使用半徑與圓心角時,先將角度換算為弧度。扇形面積為半徑平方乘以弧度角再乘以二分之一。兩條半徑形成的三角形面積,則為半徑平方乘以該角的正弦再乘以二分之一。從扇形減去三角形,可得精簡公式:二分之一乘以半徑平方,再乘以角度與其正弦之差。
若已知弦長而非角度,計算器會先求出較小的圓心角。半條弦、半徑及圓心到弦的垂線構成直角三角形。因此,圓心角等於弦長除以兩倍半徑所得值的反正弦,再乘以二。接著套用同一個扇形減三角形公式。弦長不能超過直徑,所以計算器會拒絕大於兩倍半徑的弦長。
角度法可表示小弓形或大弓形。角度小於 180 度時得到較小區域,等於 180 度時得到半圓,大於 180 度時得到大弓形。弦長法回傳小弓形,因為單憑一條弦無法確定要計算哪一側。若要求對應的大弓形面積,可用整個圓的面積減去小弓形結果。
弓形常見於建築、儲槽與管線計算、窗戶設計、機械加工、景觀設計及幾何練習。半徑與弦長應採用相同的長度單位。結果使用該單位的平方,例如平方公分或平方英尺。對於較淺的弓形,輸入準確性尤其重要,因為弦長或角度的微小變化也可能明顯影響面積。
本計算器使用標準三角關係與雙精度運算。顯示數值會取位以利閱讀,但內部計算保留較高精度。請確認需要的是弓形而非扇形,選擇適合的輸入方式,並以結果旁顯示的公式記錄計算過程。
弓形計算範例
以下範例示範角度法與弦長法。
| 輸入 | 方式 | 弓形面積 |
|---|---|---|
| 半徑 10,角度 90 度 | 圓心角 | 28.5398163397 平方單位 |
| 半徑 5,弦長 5 | 弦長 | 2.2640761324 平方單位 |
| 半徑 4,角度 180 度 | 圓心角 | 25.1327412287 平方單位 |
| 半徑 3,弦長 6 | 弦長 | 14.1371669412 平方單位 |
如何計算弓形面積
- 依已知條件選擇圓心角或弦長。
- 輸入大於零的圓半徑。
- 依選取方式輸入以度為單位的圓心角或弦長。
- 點選「計算弓形面積」,查看以平方單位表示的結果。
弓形面積常見問題
弓形與扇形有什麼差別?
扇形由兩條半徑與一段圓弧圍成。弓形由一條弦與一段圓弧圍成,因此其面積不包含中央三角形。
如何依角度求弓形面積?
先求扇形面積,再減去兩條半徑形成的三角形面積。代入三角公式時,角度必須以弧度表示。
弦長可以超過圓的直徑嗎?
不行,直徑是圓內最長的弦。更大的數值無法代表實際存在的弦,因此會被拒絕。
弦長法會回傳大弓形嗎?
弦長法回傳較小圓心角所對應的小弓形。用整個圓的面積減去此結果,即可得到大弓形面積。
結果使用什麼單位?
結果採用半徑與弦長單位的平方。例如,長度以公尺輸入,面積就以平方公尺表示。