比、比例、相似與畢氏定理
相似比/比例係數(scale factor)
相似比(scale factor)是那一個數,告訴你一個相似圖形比另一個大或小多少。如果你把一張圖放大到原來的兩倍,相似比就是 2;如果你把地圖縮小到 5 公里變成 1 公分,從實物到地圖的比例係數就是 1/500000。它就是兩個相似圖形之間對應長度的共同比值。
給定兩個相似圖形,相似比 k 的求法是把新圖形中任一長度除以原圖中對應的長度:k =(新長度)/(舊長度)。每一對對應邊都給出相同的 k——正是這份一致性使圖形相似。相似比大於 1 是放大,介於 0 與 1 之間是縮小,恰好等於 1 則表示兩圖形全等。要反方向回去,只需取倒數 1/k。
至關重要的警告是:相似比對長度、面積與體積的作用各不相同。長度乘以 k,但面積乘以 k^2,體積乘以 k^3。把一個盒子的每條稜長加倍,它的表面積會變成四倍,而體積會變成八倍。忘記這一點是本主題中最常見的錯誤之一:地圖比例尺 1 : 100 並不表示某區域在圖上的面積是實際面積的 1/100——而是 1/10000。這種平方—立方的行為主宰著比例模型、按體型給藥的劑量,以及為什麼大型動物不能擁有小型動物的身材比例。
一列模型火車以 1 : 87 的比例製作。一節長 8.7 公尺(即 870 公分)的真實車廂在模型上變成 870 / 87 = 10 公分長。它彩繪側面的面積縮小為 1/87^2 = 1/7569,而它的重量(體積)縮小為 1/87^3。
一個線性相似比;長度乘 k,面積乘 k^2,體積乘 k^3。
除非另有說明,「相似比」指的是線性(長度)的比例係數。面積與體積按它的平方與立方縮放——絕不要把套用在長度上的那個 k 直接套用在面積上。
又称
另见