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🧮 Tetrahedral Number 計算機

專業免費的 Tetrahedral Number 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)
20 balls in 4 layers
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...

什麼是四面體數?

四面體數是指將大小相同的球體堆疊成正三角錐(四面體)共 n 層時,球體的總數。最頂層只有一顆球,往下每一層都是更大的三角形排列。第 n 個四面體數記作 T_n,就是這 n 層所有球體累加起來的總和。這是純數學概念,無論在世界任何地方都完全適用。

如何使用本計算機

輸入堆疊的層數 n(大於或等於 0 的整數),計算機會回傳三項結果:四面體數 T_n(球體總數)、以球體直徑為單位表示的堆疊實際高度 h_n,以及底層的球體數量。若輸入 n = 0,代表空堆疊(0 顆球、高度為 0)。

公式說明

每一層 k 本身就是一個三角形,放著第 k 個三角形數的球體 P_k = k(k+1)/2,因此由上往下各層的球數依序為 1、3、6、10……。將前 n 個三角形數相加,即可得到封閉公式

T_n = \dfrac{n(n+1)(n+2)}{6}

至於高度,直徑為 d 的密堆積球體,相鄰兩層球心的垂直間距為 √(2/3) ≈ 0.8165 個直徑。再加上頂部與底部各半個半徑,便得到完整的實際高度

h_n = d≤ft((n-1)·\sqrt{\tfrac{2}{3}} + 1\right)
對於單一顆球(n = 1),此公式正確地回傳一個直徑的高度。

實例演算(n = 4)

四層分別放有 1、3、6、10 顆球,所以

T_n = 1 + 3 + 6 + 10 = 20
以封閉公式驗算同樣得到:
((4· 5· 6) ÷ (6)) = 20 顆球
高度則為
h_n = (4-1)· 0.8165 + 1 = 2.4495 + 1 = 3.4495 個球體直徑

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)

最底層有幾顆球?
底層放的是第 \(n\) 個三角形數,也就是 \(P_n = n(n+1)/2\) 顆球。
如果我想換算成實際長度怎麼辦?
高度是以「直徑」為單位表示的。只要把 \(h_n\) 乘上你實際的球體直徑 \(d\)(公分、公釐等皆可),就能得到實際長度。
為什麼高度要用 sqrt(2/3)?
在密堆積中,每顆上層球都會嵌進下方三顆球形成的凹窩裡;這樣的幾何關係使得相鄰層球心之間的垂直間距為 \(\sqrt{2/3} = \sqrt{6}/3 \approx 0.8165\) 個直徑。