這個計算機的功能
本工具可計算實數 \(x\) 的反三角(arc)函數,並以弧度回傳主值。你可以單獨計算某一個函數(反正弦、反餘弦、反正切、反餘割、反正割或反餘切),也可以使用分組選項,一次取得三個基本函數或三個倒數函數的結果。若輸入值超出該函數的實數定義域,計算機會顯示「無實數解」(此時需要複數解才能表示)。
使用方法
先從下拉選單挑選一個函數,輸入 \(x\) 的數值,再選擇要顯示的有效位數,最後按下計算。要注意的是,一般雙精度浮點運算大約只能保留 15 位有效數字,因此即使把顯示位數設定超過 15,也只是把現有的位數全部列出而已;顯示設定不會影響實際的計算結果。
公式說明
三個基本函數採用標準主值範圍:反正弦回傳 \([-\tfrac{\pi}{2}, \tfrac{\pi}{2}]\) 之間的值,反餘弦回傳 \([0, \pi]\),反正切則落在開區間 \((-\tfrac{\pi}{2}, \tfrac{\pi}{2})\)。反正弦與反餘弦只在 \(-1 \le x \le 1\) 時有定義。倒數函數由基本函數推導而來: $$\operatorname{arccsc}(x)=\arcsin\tfrac1x,\quad \operatorname{arcsec}(x)=\arccos\tfrac1x$$ 兩者都要求 \(|x| \ge 1\)(且 \(x \ne 0\))。反餘切採用常見的 \((0, \pi)\) 範圍慣例, $$\operatorname{arccot}(x)=\tfrac{\pi}{2}-\arctan(x)$$ 這能讓函數保持連續且恆為正值,並有 \(\operatorname{arccot}(0)=\tfrac{\pi}{2}\)。
範例演算
當函數選擇「asin、acos 與 atan」且 \(x = 0.5\) 時: $$\arcsin(0.5) = 0.5235987755982988 \text{ 弧度} \left(= \tfrac{\pi}{6}\right)$$ $$\arccos(0.5) = 1.0471975511965979 \text{ 弧度} \left(= \tfrac{\pi}{3}\right)$$ $$\arctan(0.5) = 0.4636476090008061 \text{ 弧度}$$ 可以驗算一下: $$\arcsin(0.5) + \arccos(0.5) = \tfrac{\pi}{2} = 1.5707963267948966$$ 正好符合預期。
常見問題
為什麼會出現「無實數解」?因為 asin/acos 的輸入必須介於 \(-1\) 與 \(1\) 之間,而 acsc/asec 則需要 \(|x| \ge 1\)。一旦超出這些範圍,答案就會是複數,因此沒有對應的實數主值。
如何換算成角度(度數)?把任何弧度結果乘上 \(180/\pi\)(約 \(57.29578\))即可。本計算機預設以弧度作為輸出單位。
反餘切使用哪一種慣例?採用 \((0, \pi)\) 分支,即 \(\operatorname{acot}(x) = \tfrac{\pi}{2} - \arctan(x)\)。這是數學參考資料中最常見的慣例,並可得到 \(\operatorname{acot}(0) = \tfrac{\pi}{2}\)。