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輸入計算

正值=逆時針;若要順時針請輸入負值。

數學公式

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結果

旋轉後的新座標
( 0.598076, 4.964102 )
繞原點 (0, 0) 旋轉
新 x 0.5980762114
新 y 4.9641016151
到原點的距離(保持不變) 5

這個計算器的功能

本工具可計算 2D 平面上的某個點,繞原點 (0, 0) 旋轉指定角度後的新位置。繞原點旋轉是幾何、電腦繪圖、機器人學與物理中最基本的變換之一。背後的數學是通用的——無論在哪裡計算結果都一樣,不會因國家或地區規定而有差異。

使用方法

輸入原始座標 \(x\) 與 \(y\),填入旋轉角度 \(\theta\),再選擇角度單位是「度」還是「弧度」。依照慣例,正角度代表逆時針旋轉;若要順時針旋轉,請輸入負角度。按下計算即可讀取旋轉後的新座標。

公式說明

若選擇以「度」為單位,系統會先用 \(\theta_{\text{rad}} = \theta \times \frac{\pi}{180}\) 換算成弧度。接著套用標準旋轉公式求出新座標:

$$\begin{aligned} x' &= x\cos\theta - y\sin\theta \\ y' &= x\sin\theta + y\cos\theta \end{aligned}$$

這等同於將該點乘上旋轉矩陣 \(R(\theta) = \begin{bmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix}\)。由於旋轉屬於剛體變換,點到原點的距離 \(\sqrt{x^2+y^2}\) 始終保持不變——這也是一個方便的驗算方法。

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一個點及其繞原點旋轉後的像,兩者相隔角度 θ
將點 P 繞原點旋轉角度 θ 得到新點 P'。

實例演算

將 (3, 4) 旋轉 30°。先換算:\(30° = 0.5236\) 弧度,因此 \(\cos = 0.866025\)、\(\sin = 0.5\)。接著

$$x' = 3 \cdot 0.866025 - 4 \cdot 0.5 = 0.598076$$$$y' = 3 \cdot 0.5 + 4 \cdot 0.866025 = 4.964102$$

旋轉後的點約為 (0.598076, 4.964102),到原點的距離仍為 \(\sqrt{0.598076^2+4.964102^2} = 5\),與原本的 \(\sqrt{3^2+4^2} = 5\) 完全相同。

示範一個點繞原點逆時針旋轉 90 度的例題
範例:旋轉 90 度將 (3, 1) 映射到 (-1, 3)。

常見問題

正角度往哪個方向旋轉?逆時針,遵循標準數學方向。若要順時針旋轉,請輸入負角度。

為什麼到原點的距離不會改變?旋轉是一種等距變換(isometry)——它會保留長度與角度,因此每個點到旋轉中心的距離都維持不變。

角度為 0 或 360° 時會發生什麼?該點會原封不動回傳,因為旋轉一整圈(或完全不轉)都會讓每個點對應回自己。此外,原點 (0, 0) 不論旋轉任何角度都固定不動。

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