請輸入圓錐的底面半徑和高。會顯示表面積(底面積 + 側面積),以及明細的底面積、側面積和母線長。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入底面半徑和高,就能當場求出圓錐的表面積(表面積 = 底面積 \(\pi r^2\) + 側面積 \(\pi r l\))
- 同時顯示明細的底面積、側面積,以及母線長 \(l = \sqrt{r^2 + h^2}\)
- 計算結果也會用 3D 圖形顯示,可以用滑鼠旋轉一圈,親眼確認每個長度對應哪個尺寸
- 淺顯易懂地解說「為什麼側面積是 \(\pi r l\)」,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 的公式,也都整理在這個頁面
這個計算有什麼用?
派對的尖帽子或勞作的圓錐,是只有側面的「沒有底的圓錐」,所以需要的紙張面積可以用側面積 \(\pi r l\) 估算。帽緣半徑 8 cm、高 20 cm 的帽子,母線是 \(\sqrt{8^2 + 20^2} \approx 21.5\,\mathrm{cm}\),側面積是 \(\pi \times 8 \times 21.5 \approx 540\,\mathrm{cm^2}\)。
還要加上黏貼和裁切的餘量,所以實際上要準備多一點紙。「動手前就知道需要多少材料」正是這個公式方便的地方。
城堡塔樓、涼亭、穀倉等圓錐形的屋頂,會用側面積估算屋面材料(金屬板或屋瓦)的用量。底面半徑 3 m、高 2 m 的屋頂,母線是 \(\sqrt{3^2 + 2^2} \approx 3.61\,\mathrm{m}\),側面積是 \(\pi \times 3 \times 3.61 \approx 34\,\mathrm{m^2}\)。
實際施工會有搭接(材料互相重疊的部分)和邊角料,所以會在這個計算值上再加成後訂購。這個公式就是估價的基礎。
在正中央立一根營柱的圓錐形帳篷,側面的布料大致對應側面積,地布對應底面積。下緣半徑 2 m、高 2.5 m 的話,側面布料約 \(20\,\mathrm{m^2}\),地布是 \(\pi \times 2^2 \approx 12.6\,\mathrm{m^2}\),合計約 \(33\,\mathrm{m^2}\)。
實物會因縫份、出入口的形狀等增減,所以只是概算,但可以用來估計「布料大約多重」「一罐防水噴霧夠不夠」。
金屬零件的電鍍或塗裝,藥劑、塗料的用量幾乎由表面積決定,所以加工費的估價從表面積的計算開始。半徑 2 cm、高 5 cm 的圓錐形零件,表面積是 \(\pi \times 2 \times (2 + \sqrt{2^2 + 5^2}) \approx 46\,\mathrm{cm^2}\)。
由圓柱和圓錐組合而成的零件,會依部位用這類公式算出表面積再加總,計算處理費用和塗料用量。
冰淇淋甜筒是圓錐形的代表。杯口半徑 3 cm、深 10 cm 的甜筒,母線是 \(\sqrt{3^2 + 10^2} \approx 10.4\,\mathrm{cm}\),側面積是 \(\pi \times 3 \times 10.4 \approx 98\,\mathrm{cm^2}\)。
烤甜筒的餅皮面積、包在甜筒外的包裝紙大小,都可以用這個側面積當參考。如果也知道展開後是扇形,還能實際做出紙型。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(S\) | S | 常用來表示面積的符號,源自英文 surface(表面)或 square(平方、面積)。本頁用來表示圓錐的表面積。 |
| \(r\) | r | 底面圓的半徑,取自英文 radius(半徑)的字首。是圓心到邊緣的長度,等於直徑的一半。 |
| \(h\) | h | 圓錐的高,取自英文 height(高度)的字首。是從底面到頂點垂直量出的長度,要和沿著斜面的長度(母線)區分。 |
| \(l\) | l | 圓錐的母線長。常用來表示斜線(line)的字母。是從頂點沿著斜面量到底面邊緣的長度,用 \(l = \sqrt{r^2 + h^2}\) 求出。 |
| \(r^2\) | r 的平方 | 同一個數 \(r\) 乘 2 次的值(\(r \times r\))。右上角的小 2 是指數,意思是「乘 2 次」。 |
| \(\pi\) | pi | 圓周率。表示圓周長是直徑幾倍的數,是 \(3.14159\ldots\) 無限延續下去的小數。國小用 3.14 計算,國中開始用字母 \(\pi\) 直接留在式子裡。 |
| \(\sqrt{\phantom{x}}\) | 根號 | 表示平方根的符號。\(\sqrt{25}\) 是「平方後等於 25 的正數」,也就是 5。也可能像 \(\sqrt{2}\) 這樣是除不盡的數(約 1.414)。 |
| \(\mathrm{cm^2}\) | 平方公分 | 面積的單位。邊長 1 cm 的正方形面積是 1 cm²,讀作「平方公分」,要和體積的 cm³(立方公分)區分。 |
| \(\mathrm{m^2}\) | 平方公尺 | 面積的單位。邊長 1 m 的正方形面積是 1 m²,且 \(1\,\mathrm{m^2} = 100 \times 100 = 10000\,\mathrm{cm^2}\)(請注意不是 100 倍)。 |
用語
| 圓錐 | 底面是圓,從底面朝一個頂點平滑地變細的立體。冰淇淋甜筒、尖帽子、交通錐(三角錐)等都是圓錐的形狀。 |
| 直圓錐 | 頂點在底面圓心正上方的圓錐。國中課本裡的圓錐通常就是指它,本計算機也是處理直圓錐。頂點不在圓心正上方的圓錐叫做「斜圓錐」。 |
| 表面積 | 立體外側所有面的面積。圓錐的表面積是底面(圓)和側面(扇形)的面積總和。考慮油漆用量、包裝紙大小等「蓋住表面需要多少」時會用到。 |
| 底面積 | 立體底部的面的面積。圓錐的底面是圓,所以底面積用圓面積公式算出,是 \(\pi r^2\)。 |
| 側面積 | 立體旁邊的面(側面)的面積。圓錐的側面展開後是扇形,面積用 \(\pi r l\)(π × 半徑 × 母線)求出。 |
| 母線 | 從頂點沿著斜面筆直連到底面圓周的線段。長度可以用畢氏定理求出:\(\sqrt{r^2 + h^2}\)。很容易和高混淆,請注意。 |
| 展開圖 | 把立體用剪刀剪開、攤在平面上的圖。圓錐的展開圖是「底面的圓」和「側面的扇形」這 2 片。表面積和展開圖的面積總和相同。 |
| 扇形 | 用 2 條半徑從圓切下來、像扇子一樣的形狀。圓錐的側面展開後,是半徑為母線 \(l\) 的扇形。 |
| 弧 | 扇形的曲線部分(圓周的一部分)。圓錐側面展開成的扇形,弧長和底面圓周長 \(2\pi r\) 剛好相等。 |
| 畢氏定理 | 直角三角形中「斜邊的平方 = 兩股的平方和」成立的定理(也叫勾股定理)。圓錐的半徑、高、母線組成直角三角形,所以母線長可以用 \(\sqrt{r^2 + h^2}\) 求出。 |
| 圓周率 | 表示圓周長是直徑幾倍的數(約 3.14)。圓、圓錐、圓柱這些和「圓」有關的圖形計算,一定會用到它。 |
建議先了解的基礎知識
為了讓您「理解意義」地使用本頁的計算,這裡整理了事先了解會更好懂的基礎知識。
| 圓周長與圓面積(國小高年級,10~12 歲) |
|
| 立體圖形與展開圖(國中九年級,14~15 歲) |
|
| 文字符號與圓周率 π(國中,12~15 歲) |
|
| 平方根與畢氏定理(國中八年級,13~14 歲) |
|
| 小數的乘法(國小五年級,10~11 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 底面半徑 | 3 |
| 高 | 4 |
| 底面積 | =PI()*B1^2 |
| 側面積 | =PI()*B1*SQRT(B1^2+B2^2) |
| 圓錐的表面積(底面積+側面積) | =B3+B4 |
| 底面半徑 | 3 |
| 高 | 4 |
| 母線長 | =SQRT(B1^2+B2^2) |
| 底面半徑 | 3 |
| 母線長 | 5 |
| 側面積 | =PI()*B1*B2 |
| 底面半徑 | 3 |
| 高 | 4 |
| 圓錐的表面積 | =PI()*B1*(B1+SQRT(B1^2+B2^2)) |
公式裡的「B1」「B2」意思是「使用該儲存格裡的數值」,「PI()」是圓周率(3.14159…),「SQRT()」是平方根,「^」是乘方(乘幾次),「*」是乘號。
例如第一個表格的 B3 會顯示約 28.27(底面積),B4 約 47.12(側面積),B5 約 75.40(表面積)(因為用 cm 輸入,所以是 cm²)。第二個表格的 B3 是 5,第三個表格的 B3 約 47.12,第四個表格的 B3 約 75.40。只要把輸入欄的數值改成您自己的圓錐尺寸即可使用。
用 Google 試算表計算的方法
| 底面半徑 | 3 |
| 高 | 4 |
| 底面積 | =PI()*B1^2 |
| 側面積 | =PI()*B1*SQRT(B1^2+B2^2) |
| 圓錐的表面積(底面積+側面積) | =B3+B4 |
| 底面半徑 | 3 |
| 高 | 4 |
| 母線長 | =SQRT(B1^2+B2^2) |
| 底面半徑 | 3 |
| 母線長 | 5 |
| 側面積 | =PI()*B1*B2 |
| 底面半徑 | 3 |
| 高 | 4 |
| 圓錐的表面積 | =PI()*B1*(B1+SQRT(B1^2+B2^2)) |
用 Python 計算的方法
import math
radius = 3 # 底面半徑(這個例子是 cm)
height = 4 # 高(和半徑用相同的單位)
slant = math.sqrt(radius ** 2 + height ** 2) # 母線長(畢氏定理)
base_area = math.pi * radius ** 2 # 底面積(底面圓的面積)
lateral_area = math.pi * radius * slant # 側面積(π × 半徑 × 母線)
total_area = base_area + lateral_area # 表面積(底面積 + 側面積)
print(f"母線長:{slant} cm")
print(f"底面積:{base_area} cm2")
print(f"側面積:{lateral_area} cm2")
print(f"圓錐的表面積:{total_area} cm2")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
S = πr² + πrl
S = \pi r^{2} + \pi r l
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<mi>π</mi>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<mi>π</mi>
<mi>r</mi>
<mi>l</mi>
</mrow>
</math>
S = pi r^2 + pi r l
Pi*r^2 + Pi*r*l
S := Pi*r^2 + Pi*r*l;
S = pi*r^2 + pi*r*l;
S = πr^2 + πrl
l = √(r² + h²)
l = \sqrt{r^{2} + h^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>l</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</math>
l = sqrt(r^2 + h^2)
Sqrt[r^2 + h^2]
l := sqrt(r^2 + h^2);
l = sqrt(r^2 + h^2);
l = √(r^2 + h^2)
πrl = 1/2 × 2πr × l
\pi r l = \frac{1}{2} \times 2\pi r \times l
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>π</mi><mi>r</mi><mi>l</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac>
<mo>×</mo>
<mn>2</mn><mi>π</mi><mi>r</mi>
<mo>×</mo>
<mi>l</mi>
</mrow>
</math>
pi r l = 1/2 xx 2 pi r xx l
Pi*r*l == (1/2)*(2*Pi*r)*l
Pi*r*l = (1/2)*(2*Pi*r)*l;
pi*r*l == (1/2)*(2*pi*r)*l
πrl = (1/2)(2πr)l
S = πr(r + √(r² + h²))
S = \pi r \left( r + \sqrt{r^{2} + h^{2}} \right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<mi>π</mi>
<mi>r</mi>
<mo>(</mo>
<mi>r</mi>
<mo>+</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</msqrt>
<mo>)</mo>
</mrow>
</math>
S = pi r (r + sqrt(r^2 + h^2))
Pi*r*(r + Sqrt[r^2 + h^2])
S := Pi*r*(r + sqrt(r^2 + h^2));
S = pi*r*(r + sqrt(r^2 + h^2));
S = πr(r + √(r^2 + h^2))
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是數學的計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行以下計算,並且只根據執行結果的數值回答(不要用心算或推測回答)。 有一個底面半徑 3 cm、高 4 cm 的圓錐(頂點在底面圓心正上方的直圓錐)。 請分別求出: 1. 母線長(l = √(半徑² + 高²)) 2. 底面積(πr²) 3. 側面積(π × 半徑 × 母線) 4. 圓錐的表面積(底面積 + 側面積) 請列出使用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
DataChef 的特色
不需專業知識,操作直覺又簡單
無須登錄任何個人資料
按下「下載」後自動刪除檔案
無須標註來源出處
亦無須事先取得商用授權