外接圓計算機
求出通過三角形三個頂點的唯一圓之外心、外接圓半徑、面積與方程式。
由座標求三角形外接圓
輸入三個不共線頂點的 x 與 y 座標。
關於外接圓
三角形的外接圓是通過其全部三個頂點的圓。圓心稱為外心,是三邊中垂線的交點。由於每個頂點到外心的距離都相同,這個共同距離就是外接圓半徑。無論是銳角、直角或鈍角三角形,每個非退化三角形都有唯一的外接圓。
本計算機直接使用笛卡兒座標。它將三點代入圓的一般方程式,再利用方程式相減後形成的線性關係求出圓心座標。計算中的行列式為三角形有向座標運算式的兩倍。若行列式為零,表示三點位於同一直線,無法定義有限半徑的圓。否則,半徑就是所求圓心到任一頂點的歐氏距離,而面積為圓周率乘以半徑平方。
外心的位置可揭示實用的幾何性質。銳角三角形的外心位於內部;直角三角形的外心恰好是斜邊中點,因此斜邊就是圓的直徑;鈍角三角形的外心則位於外部。這些性質可快速目視核對結果,並將座標代數與傳統尺規作圖連結起來。
座標輸入順序不影響最後的圓。交換頂點可能改變行列式的正負號,但圓心與半徑保持不變。計算機接受小數及負座標,因此能處理平移或縮放後的圖形,也適用於簡單的課本三角形。結果僅在顯示時四捨五入,內部運算保留 JavaScript 雙精度數值。
外接圓常見於幾何證明、測量、電腦圖學、網格生成、導航與工程設計。圓心可用來找出到三點等距的設施位置,圓方程式則能支援碰撞偵測與幾何建模。若座標極大,或測量需要經認證的公差,請保留適當單位並獨立確認捨入影響。對一般課堂與設計題目,輸入三個實測頂點即可立即清楚描述通過它們的圓。
外接圓範例
這些座標組展示直角、對稱與平移後的三角形。
| 頂點 | 圓 | 觀察 |
|---|---|---|
| A(0,0), B(4,0), C(0,3) | 圓心 (2,1.5),半徑 2.5 | 直角三角形斜邊的中點就是外心。 |
| A(-1,0), B(1,0), C(0,1) | 圓心 (0,0),半徑 1 | 三個頂點都位於單位圓上。 |
| A(1,1), B(5,1), C(1,4) | 圓心 (3,2.5),半徑 2.5 | 將所有點作相同平移,圓也會跟著平移,但半徑不變。 |
如何計算外接圓
- 輸入頂點 A 的 x 與 y 座標。
- 輸入頂點 B 與 C 的兩個座標。
- 確認三個頂點互不相同且不共線。
- 選取「計算外接圓」,顯示圓心、半徑、面積與方程式。
外接圓常見問題
每個三角形都有外接圓嗎?
每個非退化三角形都恰有一個外接圓。三個共線點無法構成三角形,也不能決定有限半徑的圓。
外心位於哪裡?
外心是三角形各邊中垂線的交點。它位於銳角三角形內部、直角三角形的斜邊上,以及鈍角三角形外部。
如何計算外接圓半徑?
找到圓心後,計算它到任一頂點的直線距離。除了數值捨入誤差,到三個頂點的距離都相等。
結果使用什麼單位?
半徑使用與輸入座標相同的單位。面積使用該單位的平方,圓心座標則保留原始單位。
為什麼會出現共線點錯誤?
有限半徑的圓無法通過同一直線上的三個不同點。請選擇能圍出非零三角形面積的三個頂點。