請輸入四角錐(底面是正方形的金字塔形)的底面邊長和高。會顯示體積(邊長 × 邊長 × 高 ÷ 3),以及 cm³、m³、公升的單位換算。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入底面邊長和高,就能當場求出四角錐(金字塔形)的體積(邊長 × 邊長 × 高 ÷ 3)
- 用 3D 圖形顯示輸入的四角錐形狀(拖曳就能旋轉一圈)
- 同時顯示底面積和計算過程,不只看答案,也能確認計算的步驟
- 同時顯示體積的單位換算(用 cm 輸入時換成公升、m³,用 m 輸入時換成 cm³)
- 淺顯易懂地解說為什麼要除以 3,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?
吉薩大金字塔(古夫金字塔)底面邊長約 230 m,建造時高約 147 m,幾乎是一個正四角錐。體積大約是 \(230 \times 230 \times 147 \div 3 = 2592100\,\mathrm{m^3}\),也就是約 259 萬 m³,相當於約 1000 座奧運標準泳池(每座約 2500 m³)的石材堆疊起來。
實際的金字塔內部有通道和房間,表面也不是完全平整,所以只是概算,但只用一個「四角錐的體積公式」,就能用數字掌握世界遺產的規模。
用中央一根營柱撐起的單柱帳篷(金字塔帳),如果底面是正方形,幾乎就是四角錐的形狀。底面 3 m × 3 m、營柱高 2 m 的話,裡面的空間大約是 \(3 \times 3 \times 2 \div 3 = 6\,\mathrm{m^3}\)。
知道帳篷內的空氣量,就能大致估計冬天露營時暖氣的效果、容不容易結露等(實際的帳篷很多下緣是直立的,所以只是概算)。
蓋在正方形建築上的「四角攢尖頂」,剛好就是四角錐的形狀。底面 6 m × 6 m、高 2 m 的屋頂,屋頂內部(閣樓)的空間大約是 \(6 \times 6 \times 2 \div 3 = 24\,\mathrm{m^3}\)。
屋頂內部的容積是規劃通風口大小、評估隔熱時會用到的數字。公園的涼亭、塔樓的屋頂等,身邊很多「尖屋頂」都能用這個公式估算。
工廠或農家用來儲存穀物、塑膠粒、粉料,再從下方一點一點送出的漏斗形設備「料斗」,常做成倒過來的四角錐形。上面邊長 2 m、深 1.5 m 的話,容量是 \(2 \times 2 \times 1.5 \div 3 = 2\,\mathrm{m^3}\)(2000 L)。
「還能裝幾噸?」「裝得下一天份的材料嗎?」這類判斷,都從這個體積計算開始(實際的設備下端常被切平成角錐台,這時用大小兩個四角錐的差來求)。
角錐、圓錐的體積是立體圖形的經典題型。例如「底面邊長 6 cm、高 8 cm 的正四角錐,體積是多少?」可以用 \(6 \times 6 \times 8 \div 3 = 96\,\mathrm{cm^3}\) 求出。
最常見的錯誤是「忘記 ÷ 3」,把「尖頂的立體(錐體)是柱體的三分之一」一起記住,就不容易算錯。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(V\) | V | 常用來表示體積的符號,取自英文 volume(體積)的字首。本頁用來表示四角錐的體積。 |
| \(a\) | a | 底面正方形的邊長。底面的長和寬一樣長,所以用一個符號就能表示。 |
| \(a^2\) | a 的平方 | 同一個數 \(a\) 乘 2 次的值(\(a \times a\))。右上角的小 2 是指數,意思是「乘 2 次」。本頁用來表示底面積(正方形的面積)。 |
| \(h\) | h | 高,取自英文 height(高度)的字首。是從底面到頂點筆直(垂直)量出的長度,不是斜邊的長度。 |
| \(S\) | S | 常用來表示底面積(底面的面積)的符號。四角錐的 \(S = a \times a\)。 |
| \(\mathrm{cm^3}\) | 立方公分 | 體積的單位。邊長 1 cm 的正方體的體積是 1 cm³,讀作「立方公分」,要和面積的 cm²(平方公分)區分。 |
| \(\mathrm{m^3}\) | 立方公尺 | 體積的單位。邊長 1 m 的正方體的體積是 1 m³,且 \(1\,\mathrm{m^3} = 1000000\,\mathrm{cm^3}\)。 |
| \(\mathrm{L}\) | 公升 | 體積(容量)的單位。邊長 10 cm 的正方體的體積是 1 L,\(1\,\mathrm{L} = 1000\,\mathrm{cm^3}\),是鋁箔包、寶特瓶飲料常見的單位。 |
用語
| 四角錐 | 底面是四邊形,從底面朝一個頂點變尖的立體。本頁處理的是底面為正方形的四角錐(金字塔形)。 |
| 正四角錐 | 底面是正方形,頂點在底面中心正上方的四角錐。埃及的金字塔就是這個形狀。即使頂點偏離正上方,只要底面積和高相同,體積也不變。 |
| 角錐 | 底面是多邊形(三角形、四邊形、五邊形等),朝一個頂點變尖的立體的總稱。底面是三角形就叫三角錐,四邊形就叫四角錐。 |
| 底面積 | 立體底部的面(底面)的面積。四角錐的底面積就是底面正方形的面積(邊長 × 邊長)。 |
| 體積 | 用數表示立體占有空間的大小,以「有幾個邊長 1 cm 的正方體(1 cm³)」來測量。 |
| 錐體 | 像角錐、圓錐這樣,從底面朝一個頂點變尖的立體的總稱。體積都能用「底面積 × 高 ÷ 3」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。
| 乘法與除法(國小中年級,8~10 歲) |
|
| 正方形的面積(國小中年級,8~10 歲) |
|
| 體積的意義與單位(國小四~五年級,9~11 歲) |
|
| 角錐這種立體(國中九年級,14~15 歲) |
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用 Excel 計算的方法
| 底面邊長 | 5 |
| 高 | 12 |
| 四角錐的體積 | =B1^2*B2/3 |
| 底面積 | 25 |
| 高 | 12 |
| 錐體的體積 | =B1*B2/3 |
| 以 cm³ 表示的體積 | 100 |
| 以 L 表示的體積 | =B1/1000 |
公式裡的「B1」「B2」意思是「使用該儲存格裡的數值」,「*」是乘號,「/」是除號,「^」是乘方(乘幾次)的符號。
例如第一個表格的 B3 會顯示 5 × 5 × 12 ÷ 3 = 100(因為用 cm 輸入,所以是 cm³)。第二個表格的 B3 是 100,第三個表格的 B2 是 0.1。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
| 底面邊長 | 5 |
| 高 | 12 |
| 四角錐的體積 | =B1^2*B2/3 |
| 底面積 | 25 |
| 高 | 12 |
| 錐體的體積 | =B1*B2/3 |
| 以 cm³ 表示的體積 | 100 |
| 以 L 表示的體積 | =B1/1000 |
用 Python 計算的方法
a = 5 # 底面邊長(這個例子是 cm)
h = 12 # 高(從底面到頂點的垂直長度,和 a 用相同的單位)
base_area = a ** 2 # 底面積(正方形的面積)
volume = base_area * h / 3 # 四角錐的體積(輸入單位的三次方,這個例子是 cm3)
volume_l = volume / 1000 # 用 cm 輸入時,換成 L(公升)的體積
print(f"底面積:{base_area} cm2")
print(f"四角錐的體積:{volume} cm3")
print(f"換成公升:{volume_l} L")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
V = a² × h ÷ 3
V = \frac{1}{3} a^{2} h
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac>
<msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup>
<mi>h</mi>
</mrow>
</math>
V = 1/3 a^2 h
a^2*h/3
V := a^2*h/3;
V = a^2*h/3;
V = (a^2 × h)/3
V = S × h ÷ 3
V = \frac{1}{3} S h
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac>
<mi>S</mi>
<mi>h</mi>
</mrow>
</math>
V = 1/3 S h
s*h/3
V := S*h/3;
V = s*h/3;
V = (S × h)/3
V[L] = V[cm³] ÷ 1000
V_{\mathrm{L}} = V_{\mathrm{cm^3}} \div 1000
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>V</mi><mi mathvariant="normal">L</mi></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>V</mi><mrow><msup><mi mathvariant="normal">cm</mi><mn>3</mn></msup></mrow></msub>
<mo>÷</mo>
<mn>1000</mn>
</mrow>
</math>
V_L = V_(cm^3) -: 1000
vCm3/1000
vL := vCm3/1000;
v_l = v_cm3/1000;
V(L) = V(cm³)/1000
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)。 有一個底面是邊長 5 cm 的正方形、高 12 cm 的四角錐。 請分別求出: 1. 這個四角錐的底面積是多少 cm² 2. 這個四角錐的體積是多少 cm³(體積 = 底面積 × 高 ÷ 3) 3. 這個體積換成公升(L)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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