面積是一個用作表示一個曲面或平面圖形所占范圍的量,可看成是長度(一維度量)及體積(三維度量)的二維類比。對三維立體圖形而言,圖形的邊界的面積稱為表面積。
計算各基本平面圖形面積及基本立體圖形的表面積公式早已為古希臘及古中國人所熟知。
面積在近代數(shù)學(xué)中占相當(dāng)重要的角色。面積除與幾何學(xué)及微積分有關(guān)外,亦與線性代數(shù)中的行列式有關(guān)。在分析學(xué)中,平面的面積通常以勒貝格測度(Lebesgue measure)定義。
我們可以利用公理,將面積定義為一個由平面圖形的集合映射至實數(shù)的函數(shù)。
其中一個定義面積的方法是利用公理定義。面積可以定義為一個由所有(可測)平面圖形組成的集合M映射至實數(shù)的函數(shù)a,并滿足以下條件:
可以證明,滿足上述條件的函數(shù)存在。 [1]
面積的測量單位主要包括:
市制:
臺制:
香港:
最基本的面積公式是長方形的公式。當(dāng)l是長,w是寬時,其公式為:[4]
當(dāng)其圖形是一個正方形時,
,因此正方形的公式為:[4]長方形的面積計算方法是根據(jù)面積的基本定義。
有些簡單的公式可以切割的方式得出。
例如平行四邊形,可以切割成一個梯形和一個直角三角形,如同右圖。如果三角形移到梯形的另一邊,就可以變成一個梯形。因此,梯形的公式有點像長方形的公式:[4]
至于同樣的平行四邊形可以分割為兩個全等三角形。因此三角形的公式為:[4]
圓形面積公式是基于基本的面積公式,假設(shè)有一個半徑為r的圓形,分成很多扇形,那一個扇形的面積就會很接近三角形,就像右圖一樣。如果分得夠細(xì)小,就可以看到半徑為r的圓形面積相等如一個高為r,底為πr的平行四邊形。[5]
我們也可以用積分得到更肯定為準(zhǔn)確的答案
計算不規(guī)則之圖形面積,可用填補(bǔ)法或切割法來計算之。
一些基本的立體表面積公式:
形狀 | 公式 | 變量所代表的 |
---|---|---|
等邊三角形 | 是一條邊的長度。 | |
三角形[6] | 是周長的一半,﹑和是三條邊的長度。 | |
三角形[4] | 和是任意兩條邊,而是兩條邊的夾角。 | |
三角形[6] | 和是底和高。 | |
菱形 | 和分別是菱形的兩條對角線。 | |
平行四邊形 | 是底長,是高。 | |
梯形 | 和是平行的邊和是平行的邊之間的高。 | |
正六邊形 | 是正六邊形邊的邊長。 | |
正八邊形 | 是正八邊形邊的邊長。 | |
正多邊形 | 是邊長而是邊數(shù)量。 | |
正多邊形 | 是周長是邊數(shù)量。 | |
正多邊形 | 是外切圓的半徑,內(nèi)切圓的半徑,而是邊數(shù)量。 | |
正多邊形 | 是邊心距,或稱作內(nèi)切圓的半徑,而是多邊形的周長。 | |
圓形 | 是半徑和是直徑。 | |
扇形 | 和分別是半徑和角度,是周界。 | |
橢圓形[4] | 和分別是半長軸和半短軸。 | |
圓柱體表面面積 | 和分別是半徑和直徑。 | |
圓柱體側(cè)表面面積 | 和分別是半徑和直徑。 | |
球體表面面積 | 和分別是半徑和直徑。 | |
錐體表面面積[7] | 是底面積,是底周長而,是斜高。 | |
錐體平截頭體的表面面積[7] | 是底面積,是底周長,是斜高。 | |
正方形轉(zhuǎn)換成圓形段面積 | 是正方形面積。 | |
圓形轉(zhuǎn)換成正方形后面積 | 是圓形面積。 | |
魯洛三角形 | 是魯洛三角形內(nèi)三角形的邊。 |
名稱 | 符號 | 定義 | 與平方米的換算 |
平方佑米、平方堯米 | Ym2 | 邊長為1佑米(堯米)的正方形的面積 | 1048 |
平方皆米、平方澤米 | Zm2 | 邊長為1皆米(澤米)的正方形的面積 | 1042 |
平方艾米 | Em2 | 邊長為1艾米的正方形的面積 | 1036 |
平方拍米 | Pm2 | 邊長為1拍米的正方形的面積 | 1030 |
平方兆米、平方太米 | Tm2 | 邊長為1兆米(太米)的正方形的面積 | 1024 |
平方吉米 | Gm2 | 邊長為1吉米的正方形的面積 | 1018 |
平方百萬米、平方兆米 | Mm2 | 邊長為1百萬米(兆米)的正方形的面積 | 1012 |
平方公里、平方千米 | km2 | 邊長為1公里(千米)的正方形的面積 | 106 |
平方公引、平方百米 | hm2 | 邊長為1公引(百米)的正方形的面積 | 104 |
平方公丈、平方十米 | dam2 | 邊長為1公丈(十米)的正方形的面積 | 102 |
平方米、平方米 | m2 | 邊長為1米(米)的正方形的面積 | 1 |
平方公寸、平方分米 | dm2 | 邊長為1公寸(分米)的正方形的面積 | 10-2 |
平方厘米、平方厘米 | cm2 | 邊長為1厘米(厘米)的正方形的面積 | 10-4 |
平方公厘、平方毫米 | mm2 | 邊長為1公厘(毫米)的正方形的面積 | 10-6 |
平方微米 | cm2 | 邊長為1微米的正方形的面積 | 10-12 |
平方納米、平方納米 | nm2 | 邊長為1納米(納米)的正方形的面積 | 10-18 |
平方皮米 | pm2 | 邊長為1皮米的正方形的面積 | 10-24 |
平方飛米 | fm2 | 邊長為1飛米的正方形的面積 | 10-30 |
平方阿米 | am2 | 邊長為1阿米的正方形的面積 | 10-36 |
平方介米、平方仄米 | zm2 | 邊長為1介米(仄米)的正方形的面積 | 10-42 |
平方攸米、平方幺米 | ym2 | 邊長為1攸米(幺米)的正方形的面積 | 10-48 |
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