請輸入圓錐台(像水桶那樣,上下是平行的圓、側面收窄的立體)的上圓半徑、下圓半徑和高。會顯示表面積,以及母線(側面的斜長)和面積明細。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入上圓半徑、下圓半徑和高這 3 個值,就能當場求出圓錐台(像水桶或布丁杯的形狀)的表面積
- 同時顯示表面積的明細(上圓面積、下圓面積、側面積)和母線(側面的斜長)
- 計算出的圓錐台,也能用滑鼠拖曳旋轉的 3D 圖確認
- 其中一個半徑輸入 0 就是圓錐,上下輸入相同半徑就是圓柱,也能直接用來計算它們的表面積
- 淺顯易懂的公式解說,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?
油漆罐上會寫「1 公升可塗刷約幾平方公尺」,所以知道要塗的面積,就能反推需要的量。上緣半徑 15 cm、底部半徑 10 cm、深 25 cm 的水桶,表面積約 3023 cm²(約 0.3 m²)。
如果只塗沒有蓋子的容器外側,要塗的面積就是明細中的「側面積約 2002 cm²」加上「下圓(底部)約 314 cm²」,約 0.23 m²。「從明細中只加上需要的面」這種用法,就是表面積計算最實用的基本功。
紙杯是上面比較寬的圓錐台,沒有蓋子(上圓)。上半徑 3.6 cm、底部半徑 2.3 cm、高 8 cm 的杯子,側面積約 150 cm²,底部的圓約 17 cm²,合計至少需要約 167 cm² 的紙。
實際製造時還要加上黏合處和沖切的損耗,會用到更多紙,但求出「每個產品的材料面積」的這個計算,正是估算材料費的起點。
圓錐台是燈罩的經典形狀。上半徑 10 cm、下半徑 20 cm、高 25 cm 的燈罩,母線約 27 cm,換新時用的布料面積(側面積)約 2538 cm²(約 0.25 m²)。
布料或紙張是以固定寬度的布匹、紙捲販售,所以除了面積,也要考慮展開圖的形狀(像帶子一樣彎曲的形狀),買稍微多一點的量才是訣竅。
工廠裡儲存粉料或穀物的料斗,下半部是倒過來的圓錐台。上半徑 1 m、下半徑 0.2 m、高 1.2 m 的部分,母線約 1.44 m,側面積約 5.4 m²。
防鏽塗裝的塗料用量、保溫用的隔熱材用量,都以這個側面積為基礎估算。儲槽、筒倉、風管等,計算設備表面處理費用時少不了這個計算。
圓形蛋糕是「上下半徑相同的圓錐台(=圓柱)」,所以在本計算機輸入兩次相同的半徑就能直接使用。直徑 15 cm(半徑 7.5 cm,俗稱 6 吋)、高 8 cm 的蛋糕體,要抹鮮奶油的上面和側面合計約 554 cm²(底面貼著盤子,所以不抹)。
「6 吋和 7 吋蛋糕,鮮奶油要準備幾倍?」這類比較,用表面積來想就不容易失敗。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(r\) | 小寫 r | 上圓(上底面)的半徑,取自英文 radius(半徑)的字首。本頁中不一定是比較小的那一面,而是表示「上面」的半徑。 |
| \(R\) | 大寫 R | 下圓(底面)的半徑。為了和上半徑 \(r\) 區分,用大寫字母表示。 |
| \(h\) | h | 圓錐台的高,取自英文 height(高度)的字首。是上圓到下圓的垂直距離,和傾斜側面的長度(母線 \(l\))是不同的量。 |
| \(l\) | l | 母線(側面的斜長)。常用來表示斜線(line)的字母。本頁會用 \(l = \sqrt{(R - r)^2 + h^2}\) 自動計算。 |
| \(\pi\) | pi | 圓周率。表示圓周長是直徑幾倍的數,是 \(3.14159265\ldots\) 無限延續下去的小數。國小數學用 3.14 計算。 |
| \(r^2\) | 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」。 |
| \(\sqrt{\phantom{9}}\) | 根號 | 平方根的符號,表示「平方後會等於根號內的數、且 0 以上的數」。例如 \(\sqrt{25} = 5\)(因為 \(5^2 = 25\))。 |
| \(S\) | 大寫 S | 常用來表示面積的符號,取自英文 surface(表面)或 square(四方形、平方)的字首。本頁用來表示圓錐台的表面積。 |
| \(S_1,\ S_2,\ S_3\) | S 1、S 2、S 3 | 為表面積的明細取的符號。右下角的小數字(下標)用來區分「第 1 個、第 2 個……」,本頁中 \(S_1\)=上圓面積、\(S_2\)=下圓面積、\(S_3\)=側面積。 |
| \(\mathrm{cm^2}\) | 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」。請注意不要和體積的單位 cm³(立方公分)弄錯。 |
用語
| 圓錐台 | 用平行於底面的平面切開圓錐,去掉有頂點那一側的立體。上下是大小不同的平行圓,側面收窄。水桶、花盆、紙杯、布丁等,是生活中非常常見的形狀。 |
| 圓錐 | 底面是圓,從底面朝一個頂點變尖的立體,就是霜淇淋甜筒的形狀。它是圓錐台的原形。 |
| 表面積 | 立體外側所有面的面積。考慮塗油漆、用紙包裝等「蓋住表面的量」時會用到。它和表示能裝多少的「體積」是不同的量。 |
| 側面積 | 只有立體旁邊的面(側面)的面積。圓錐台的側面積,指扣掉上下圓之後「收窄的側面」的面積。 |
| 母線 | 沿著圓錐或圓錐台側面的斜線(及其長度)。圓錐台的母線,是沿著側面以最短距離連接上圓邊緣和下圓邊緣的線,長度用畢氏定理 \(l = \sqrt{(R - r)^2 + h^2}\) 求出。 |
| 展開圖 | 把立體的表面剪開、攤成一個平面的圖。圓錐台的展開圖是上下 2 個圓,加上像帶子一樣彎曲的側面(從大扇形切掉小扇形的形狀)。表面積和展開圖的面積總和相同。 |
| 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)。本頁用它把母線 \(l\) 當作橫邊 \(R - r\)、直邊 \(h\) 的直角三角形的斜邊求出。 |
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。
| 圓面積、圓周長與圓周率(國小高年級,10~12 歲) |
|
| 面積的單位(國小中高年級,8~12 歲) |
|
| 立體與展開圖(國小高年級~國中九年級,10~15 歲) |
|
| 乘方與指數(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 平方根(國中八年級,13~14 歲) |
|
| 畢氏定理(國中八年級,13~14 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 上圓面積 | 3.14 |
| 下圓面積 | 50.27 |
| 側面積 | 78.54 |
| 圓錐台的表面積 | =B1+B2+B3 |
| 上圓半徑 r | 1 |
| 下圓半徑 R | 4 |
| 高 h | 4 |
| 母線 l | =SQRT((B2-B1)^2+B3^2) |
| 側面積 | =PI()*(B1+B2)*B4 |
| 上圓半徑 r | 15 |
| 下圓半徑 R | 10 |
| 高 h | 25 |
| 圓錐台的表面積 | =PI()*(B1^2+B2^2)+PI()*(B1+B2)*SQRT((B2-B1)^2+B3^2) |
公式裡的「B1」「B2」意思是「使用該儲存格裡的數值」,「*」是乘號,「^2」是平方,「SQRT()」是平方根,「PI()」是表示圓周率(3.14159…)的 Excel 函數。
例如第一個表格的 B4 會顯示 131.95(和公式卡片例子相同的圓錐台)。第二個表格的 B4 是母線 5,B5 是側面積約 78.54。第三個表格是上緣半徑 15 cm、底部半徑 10 cm、深 25 cm 的水桶例子,B4 約 3023.4(cm²)。只要把輸入欄的數值改成您自己的長度即可使用。
用 Google 試算表計算的方法
| 上圓面積 | 3.14 |
| 下圓面積 | 50.27 |
| 側面積 | 78.54 |
| 圓錐台的表面積 | =B1+B2+B3 |
| 上圓半徑 r | 1 |
| 下圓半徑 R | 4 |
| 高 h | 4 |
| 母線 l | =SQRT((B2-B1)^2+B3^2) |
| 側面積 | =PI()*(B1+B2)*B4 |
| 上圓半徑 r | 15 |
| 下圓半徑 R | 10 |
| 高 h | 25 |
| 圓錐台的表面積 | =PI()*(B1^2+B2^2)+PI()*(B1+B2)*SQRT((B2-B1)^2+B3^2) |
用 Python 計算的方法
import math
radius_top = 15 # 上圓(上底面)的半徑
radius_bottom = 10 # 下圓(底面)的半徑
height = 25 # 高(和半徑用相同的單位)
slant = math.sqrt((radius_bottom - radius_top)**2 + height**2) # 母線(側面的斜長)
top_area = math.pi * radius_top**2 # 上圓面積
bottom_area = math.pi * radius_bottom**2 # 下圓面積
lateral_area = math.pi * (radius_top + radius_bottom) * slant # 側面積
total_area = top_area + bottom_area + lateral_area # 表面積
print(f"母線:{slant} cm")
print(f"上圓面積:{top_area} cm2")
print(f"下圓面積:{bottom_area} cm2")
print(f"側面積:{lateral_area} cm2")
print(f"圓錐台的表面積:{total_area} cm2")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
S = S₁ + S₂ + S₃
S = S_{1} + S_{2} + S_{3}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>+</mo>
<msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub>
<mo>+</mo>
<msub><mi>S</mi><mn>3</mn></msub>
</mrow>
</math>
S = S_1 + S_2 + S_3
s1 + s2 + s3
S := S1 + S2 + S3;
S = S1 + S2 + S3;
S = S_1 + S_2 + S_3
S₃ = π(r + R)√((R − r)² + h²)
S_{3} = \pi (r + R) \sqrt{(R - r)^{2} + h^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>S</mi><mn>3</mn></msub>
<mo>=</mo>
<mi>π</mi>
<mo>(</mo>
<mi>r</mi>
<mo>+</mo>
<mi>R</mi>
<mo>)</mo>
<msqrt>
<msup><mrow><mo>(</mo><mi>R</mi><mo>−</mo><mi>r</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>
</msqrt>
</mrow>
</math>
S_3 = pi (r + R) sqrt((R - r)^2 + h^2)
Pi*(r + R)*Sqrt[(R - r)^2 + h^2]
S3 := Pi*(r + R)*sqrt((R - r)^2 + h^2);
S3 = pi*(r + R)*sqrt((R - r)^2 + h^2);
S_3 = π(r + R)√((R − r)^2 + h^2)
S = π(r² + R²) + π(r + R)√((R − r)² + h²)
S = \pi \left( r^{2} + R^{2} \right) + \pi (r + R) \sqrt{(R - r)^{2} + h^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<mi>π</mi>
<mo>(</mo>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>R</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>)</mo>
<mo>+</mo>
<mi>π</mi>
<mo>(</mo>
<mi>r</mi>
<mo>+</mo>
<mi>R</mi>
<mo>)</mo>
<msqrt>
<msup><mrow><mo>(</mo><mi>R</mi><mo>−</mo><mi>r</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>
</msqrt>
</mrow>
</math>
S = pi (r^2 + R^2) + pi (r + R) sqrt((R - r)^2 + h^2)
Pi*(r^2 + R^2) + Pi*(r + R)*Sqrt[(R - r)^2 + h^2]
S := Pi*(r^2 + R^2) + Pi*(r + R)*sqrt((R - r)^2 + h^2);
S = pi*(r^2 + R^2) + pi*(r + R)*sqrt((R - r)^2 + h^2);
S = π(r^2 + R^2) + π(r + R)√((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)。 有一個上圓半徑 15 cm、下圓半徑 10 cm、高 25 cm 的圓錐台(像水桶的形狀)。 請分別求出: 1. 母線(側面的斜長)l = √((R − r)² + h²) 是多少 2. 這個圓錐台的表面積是多少 cm²(使用公式 S = π(r² + R²) + π(r + R)l) 3. 表面積的明細(上圓面積、下圓面積、側面積)各是多少 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
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