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📏 partial ellipsoid 體積 surface 面積計算機

專業免費的 partial ellipsoid 體積 surface 面積計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
31.808626 cubic units (length³)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器的用途

本工具用來計算截斷(部分)三軸橢球的體積與表面積。先設想一個以原點為中心、半軸長分別為 a、b、c 的完整橢球,其方程式為 (x/a)^2 + (y/b)^2 + (z/c)^2 = 1。其中 c 軸為垂直方向,從 z = -c(底部)延伸到 z = +c(頂部)。我們用一個水平面把這個立體切開,並保留從 z = -c 往上量起、高度為 h 的底部冠狀部分。這是純粹而通用的幾何運算,適用於任何情境——四個輸入值都只是純數字,並共用同一個長度單位。

使用方式

輸入三個半軸長 a、b、c,以及切割高度 h。高度必須滿足 0 ≤ h ≤ 2c;當 h = 2c 時即為完整橢球,當 h = c 時則恰好是橢球的一半。計算結果會以你輸入時所使用的長度單位呈現:體積為立方單位,表面積為平方單位。本計算器沒有單位下拉選單,因此不會進行任何單位換算。

公式說明

令 u = h/c 為無因次的填充比例。將橢圓截面面積 π a b≤ft(1 - (t/c)^2\right) 由底部往上積分,可得到精確的封閉解

V = π a b c≤ft[(u-1) - (((u-1)^{3}) ÷ (3)) + ((2) ÷ (3))\right]
表面積則分為兩部分:一是面積為
A_{flat} = π a b≤ft(2u - u^{2}\right), u = ((h) ÷ (c))
的平坦橢圓切面,二是彎曲的側向冠面。由於三軸橢球的表面積沒有基本封閉解,這個彎曲部分是以數值法(辛普森法)對橢球面元素做二重積分計算而得,積分範圍為 θ 在 [0, 2π]、\phi 在 [0, \arccos(u-1)]。
A_{curved} = \int_{0}^{2π}\!\!\int_{0}^{\phi_{\max}} \sin\phi \sqrt{c^{2}\sin^{2}\!\phi (b^{2}\cos^{2}\!θ + a^{2}\sin^{2}\!θ) + a^{2}b^{2}\cos^{2}\!\phi} d\phi dθ
S = A_{flat} + A_{curved}

實例演算

取 a = 2、b = 3、c = 4、h = 3,則 u = 0.75。體積項 = (-0.25) - (-0.25)^3/3 + 2/3 = 0.421875,因此 V = π · 24 · 0.421875 ≈ 31.81。平坦切面的 k^2 = 2u - u^2 = 0.9375,面積 = π · 6 · 0.9375 ≈ 17.67。彎曲冠面積分後約為 81.2,所以總表面積 S ≈ 98.9。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

體積是精確的嗎?
是的——體積是封閉解的結果,沒有任何近似。
表面積是精確的嗎?
平坦切面是精確值;彎曲冠面則以高解析度數值積分(\(64 \times 64\) 個分割面)計算,能精確到數位有效數字。
如果 \(h > 2c\) 會怎樣?
高度會被限制在 \(2c\),對應完整的橢球(此時平坦切面面積變為零)。