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圆的弦长计算器

输入圆半径与弦心距(圆心到弦的距离),计算弦长;也支持由弦长反推弦心距。

圆的弦长计算器

什么是圆的弦长计算器?

圆的弦长计算器 - 半径弦心距在线计算插图

垂径定理是圆几何的基本定理:垂直于弦的直径平分这条弦。由此得到弦长公式——半径 r、弦心距 d、半弦长构成直角三角形:半弦长 = √(r² − d²),弦长 = 2√(r² − d²)。

工程与制造中这个公式无处不在:计算圆形工件的切割余量、管道截面被液面截取的宽度、拱形结构的跨度。半径 10、弦心距 6 的圆,弦长 = 2√(100−36) = 16。

弦是连接圆上两点的线段,它的三个关键量——弦长 L、弦心距 d(圆心到弦的垂距)、半径 r——被垂径定理锁死在一个直角三角形里:圆心向弦作垂线必平分弦,于是 (L/2)² + d² = r²。知道任意两个量就能求第三个,这正是本工具的全部输入组合。

垂径定理是《几何原本》卷三的核心命题之一,也是中式古算的经典题材:《九章算术》「勾股」章的圆材埋壁题——「圆材埋在壁中,不知大小,以锯锯之,深一寸,锯道长一尺,问径几何」——用弦长与矢高求直径,与本工具的弦心距算法同源,两千年前已是标准考题。

工程中的典型应用是圆形开口的放样与检验:拱桥矢跨比设计、管道法兰孔位、圆形舞台的围栏长度、钟表刻度的等分布置,都要在「半径—弦长—弦心距」三角中换算。配合圆周角计算器,还能进一步把弦长与任意圆周角联系起来:L = 2r·sin(θ/2),其中 θ 为弦所对的圆心角。

弦长 = 2√(r² − d²);弦心距 d = √(r² − (L/2)²);其中 r 为半径,d 为弦心距,L 为弦长。

验证(半径 5、弦心距 3):L = 2√(25 − 9) = 2×4 = 8,即经典的 3-4-5 半弦直角三角形 ✓。直径情形(d = 0):L = 2√(r² − 0) = 2r,恰为直径 ✓。

常见弦的几何量速查(半径 r 的圆)
弦的位置弦心距 d弦长 L对应圆心角
直径02r180°
半弦构成等边三角形r/2r√3 ≈ 1.732r120°
半弦构成等腰直角三角形r/√2 ≈ 0.707rr√2 ≈ 1.414r90°
内接正六边形的边r√3/2 ≈ 0.866rr60°
极限:切线(无弦)r00°

如何使用圆的弦长计算器

  1. 1

    选择计算模式:已知半径和弦心距求弦长,或已知半径和弦长求弦心距。

  2. 2

    输入圆半径与对应已知量。

  3. 3

    点击「计算」,查看结果与直角三角形验证。

计算示例

例 1半径 10,弦心距 6

弦长 = 2√(10² − 6²) = 2√64 = 16。这就是经典的 6-8-10 直角三角形的放大版。

例 2半径 13,弦长 24,求弦心距

半弦长 12,弦心距 = √(13² − 12²) = √25 = 5。5-12-13 勾股数再次出现。

例 3已知半径与弦心距求弦长

r = 10 cm、d = 6 cm:L = 2√(100 − 36) = 2×8 = 16 cm。半弦 8、弦心距 6、半径 10 构成 6-8-10 勾股数,结果整齐。

例 4已知半径与弦长反求弦心距

r = 13、L = 24:d = √(169 − 144) = √25 = 5。半弦 12、弦心距 5、半径 13 是另一组经典勾股数 5-12-13。

例 5锯圆材:矢高法求直径

一圆形木料锯口(弦)长 40 cm,锯深(矢高)8 cm。矢高 h = r − d,弦长 L = 40。由 (L/2)² = h(2r − h):400 = 8(2r − 8) → 2r = 58,直径 58 cm——这正是《九章算术》圆材埋壁题的现代版。

注意事项

  • 弦心距为 0 时弦就是直径(最长弦),弦心距等于半径时弦退化为切点。

  • 弦必须满足 L ≤ 2r(直径是弦的上限),输入超限时检查数据。

  • 等弦对等弦心距:同圆中弦长相等则弦心距相等,反之亦然。

  • 结合圆心角可用三角函数:弦长 = 2r·sin(θ/2),θ 为弦所对圆心角。

  • 弦心距 d 的取值范围是 0 ≤ d < r:d = 0 时弦就是直径(最长弦),d 趋近 r 时弦长趋近 0;若输入 d > r 或 L > 2r,几何上不可能,工具会给出提示。

  • 「矢高」(弦到弧的垂直距离 h = r − d)与弦心距互补:建筑拱券、镜片弦径测量常给矢高而非弦心距,换算后代入即可,本工具支持两种输入方式。

  • 同一圆中,弦越长弦心距越短,且等弦必等弦心距、等弦心距必等弦——这个一一对应关系是证明题中转化条件的常用桥梁。

常见问题

圆心到弦的垂直距离。它是圆心向弦作垂线的垂线段长度,也是圆心到弦的最短距离。

弦是连接圆上两点的线段(直的),弧是圆周上两点之间的部分(弯的)。同一条弦对应两条弧(优弧与劣弧),弓形面积计算时会同时用到两者。

在圆上任取一条弦,测出弦长 L 与弦心距 d(弦中点到圆弧的垂直距离,即矢高),则 r = (L²/4 + d²) ÷ (2d)。这是工程现场测半径的实用公式。

垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧。逆命题也成立:平分弦(非直径)的直径垂直于这条弦。它把「弦长、弦心距、半径」三者的关系转化为一个直角三角形,是所有弦计算的出发点。

直径是过圆心的特殊的弦,也是圆内最长的弦(L = 2r,此时弦心距 d = 0)。任何不过圆心的弦都严格短于直径——由 L = 2√(r²−d²) 可见 d 越大弦越短。

在半弦直角三角形中 sin(θ/2) = (L/2)/r,所以 θ = 2·arcsin(L/2r)。例如 r = 10、L = 10 时 θ = 2×arcsin(0.5) = 60°——弦长等于半径时恰对应 60° 圆心角,这也是圆内接正六边形边长等于半径的原因。

矢高 h 是弦到弧顶(弓形最高点)的距离,弦心距 d 是弦到圆心的距离,二者满足 h + d = r(弦在圆心一侧时)。工程图纸上标注弓形尺寸惯用矢高(如拱高),数学计算惯用弦心距,换算一步即可完成。

公共弦垂直平分两圆连心线。设两圆半径 r₁、r₂,圆心距 D,先由余弦定理求出圆心角,或直接解方程组得到弦心距,再代回弦长公式。本工具聚焦单圆情形,两圆公共弦可按相同原理分两步手算。

由 L = 2√(r²−d²) 反解 d = √(r²−(L/2)²):同一圆中 r 固定,弦长 L 与弦心距 d 是单调一一对应。因此「等弦 ⇔ 等弦心距 ⇔ 等圆心角」三者等价,证明题中可自由转化。

有:平面截球得到截圆,截圆半径 ρ = √(R²−D²),其中 R 为球半径、D 为球心到截面的距离——与弦长公式同构(把球看作「圆心到弦」的升维)。地球纬度圈的半径计算(如北纬 30° 圈半径 = R·cos30°)就是这个公式。

参考资料

  1. [1]Wikipedia — Chord (geometry)(弦:性质与公式)
  2. [2]Euclid, Elements Book III(几何原本卷三:圆论诸命题)
  3. [3]Wikipedia — 九章算术(圆材埋壁与勾股章)
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凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-04-29

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Calcton 数学编辑组:标准教科书(高中至大学低年级)与常用数学手册的公式口径。

引用本页

GB/T 7714 格式

Calcton. 圆的弦长计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/circle-chord, 2026-04-29.

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参考来源与更新说明

本页公式与判定标准参考以下权威资料:

最后更新:2026-04-29。

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