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輸入計算

數學公式

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結果

時鐘指針夾角
較小夾角(非優角)
優角(反射角) 360°

什麼是時鐘角度計算器?

這個計算器能求出指針式時鐘在任一時刻,時針與分針之間的夾角。它是經典的數學題與面試考題,同時也很適合用來教幾何、研究鐘錶機械原理,或單純滿足好奇心。只要輸入小時與分鐘,工具便會同時回傳較小的夾角(非優角)與優角(反射角)。

使用方法

輸入小時(0 到 12)與分鐘(0 到 59),即可直接讀取結果。舉例來說,3:00 時兩根指針剛好形成 90° 的直角。本計算器會自動把「時針會隨著分鐘流逝而持續移動」這點納入考量——它並不是固定停在數字上不動的。

公式說明

分針 60 分鐘走完一圈 360°,因此每分鐘移動 6°。時針 12 小時(720 分鐘)走完一圈 360°,因此每分鐘移動 0.5°。從 12 點的位置算起,時針位於 \(30H + 0.5M\) 度,分針位於 \(6M\) 度。兩者的差距為:

$$\theta = \left| (30H + 0.5M) - 6M \right| = \left| 30H - 5.5M \right|$$

若這個數值大於 180°,我們就用 360° 減去它,以回報兩針之間較小的夾角。

鐘面顯示時針與分針之間的夾角以及度數刻度
鐘面上時針與分針之間測得的夾角 \(\theta\)。

實例演算

在 3:30 時,H = 3、M = 30。於是 $$30 \times 3 = 90,\quad 5.5 \times 30 = 165.$$ 兩者差距為 $$\left| 90 - 165 \right| = 75^\circ.$$ 因為 75° ≤ 180°,所以 3:30 時兩針的夾角為 75°,而優角則是 \(360 - 75 = 285^\circ\)。

特定時刻的時鐘,顯示較小的夾角與優角
當 \(\theta\) 超過 180° 時,較小的夾角用 360° 減去它求得。

常見時刻的時鐘角度

時針和分針之間的角度由公式 \(\theta = |30H - 5.5M|\) 求得,其中 \(H\) 是小時(mod 12),\(M\) 是分鐘。如果結果超過 180°,則非反射角為 \(360^\circ - \theta\)。下表列出常見時刻的非反射角。

時刻 計算 \(|30H-5.5M|\) 非反射角
12:00 |30·0 − 5.5·0| = 0
1:00 |30·1 − 5.5·0| = 30 30°
2:00 |30·2 − 5.5·0| = 60 60°
3:00 |30·3 − 5.5·0| = 90 90°
4:00 |30·4 − 5.5·0| = 120 120°
5:00 |30·5 − 5.5·0| = 150 150°
6:00 |30·6 − 5.5·0| = 180 180°
7:00 |30·7 − 5.5·0| = 210 → 360−210 150°
8:00 |30·8 − 5.5·0| = 240 → 360−240 120°
9:00 |30·9 − 5.5·0| = 270 → 360−270 90°
10:00 |30·10 − 5.5·0| = 300 → 360−300 60°
11:00 |30·11 − 5.5·0| = 330 → 360−330 30°
3:15 |30·3 − 5.5·15| = |90 − 82.5| = 7.5 7.5°
6:30 |30·6 − 5.5·30| = |180 − 165| = 15 15°
9:45 |30·9 − 5.5·45| = |270 − 247.5| = 22.5 22.5°
12:30 |30·0 − 5.5·30| = 165 165°

更多例題

每個例題都應用 \(\theta = |30H - 5.5M|\),然後檢查結果是否超過 180°(如果超過,則反射角會單獨報告)。

例題 1 — 9:30(反射角的情況)

  1. 小時 \(H = 9\),分鐘 \(M = 30\)。
  2. \(30 \cdot 9 = 270\) 且 \(5.5 \cdot 30 = 165\)。
  3. \(\theta = |270 - 165| = 105\)。
  4. 由於 105° 小於 180°,非反射角為 105°,反射角為 \(360 - 105 = 255^\circ\)。

例題 2 — 12:00(指針重疊)

  1. 小時 \(H = 12\),即 \(12 \bmod 12 = 0\);分鐘 \(M = 0\)。
  2. \(30 \cdot 0 = 0\) 且 \(5.5 \cdot 0 = 0\)。
  3. \(\theta = |0 - 0| = 0\)。
  4. 指針恰好重合,所以角度為

例題 3 — 4:20(分數位置)

  1. 小時 \(H = 4\),分鐘 \(M = 20\)。
  2. \(30 \cdot 4 = 120\) 且 \(5.5 \cdot 20 = 110\)。
  3. \(\theta = |120 - 110| = 10\)。
  4. 小於 10° 的間隙反映出到 20 分時,時針已經從 4 向 5 漂移了三分之二的距離,幾乎追上分針在 4 的位置。\(5.5\) 係數捕捉了這一點:分針每分鐘移動 6°,而時針每分鐘移動 0.5°,相對速度為每分鐘 5.5°。

常見問題

為什麼 3:30 不是剛好 90°?因為過了 30 分鐘後,時針已經往 4 的方向移動了一半,使夾角縮小到 75°。

什麼是優角(反射角)?它是從時鐘另一側量過去、超過 180° 的較大角度;兩個角度相加永遠等於 360°。

可以輸入 12 嗎?可以——12 會被視為與 0 相同,因為此時時針剛好回到錶盤頂端。

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