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輸入計算

數學公式

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結果

直角座標 (x, y)
(2.5, 4.330127)
x = r cosθ, y = r sinθ
x = 直角座標 P (x) 2.5
y 4.3301270189
角度(弧度) 1.0471975512

什麼是極座標轉直角座標?

極座標是用「距原點的距離」與「角度」來描述平面上的一個點:半徑 \(r\) 代表該點離原點的距離,角度 \(\theta\) 則是從正 x 軸量起的夾角。直角座標(又稱卡氏座標、笛卡兒座標)則改用水平與垂直方向的距離 \(x\) 和 \(y\) 來表示同一個點。本換算器可將任何極座標點換算成對應的直角座標,並同時支援以「角度(度)」或「弧度」輸入。

平面上同時用極座標和直角座標表示的點
用極座標 (r, θ) 和直角座標 (x, y) 表示的一個點。

如何使用這個換算器

先輸入半徑 \(r\)(也就是該點與原點的距離),再輸入角度 \(\theta\),並用切換按鈕選擇角度單位是「度」還是「弧度」。換算器會立即算出對應的 x 與 y 座標。半徑可以是任意實數;若半徑為負值,等於把該點以原點為中心做對稱反射,效果相當於角度加上 180 度。

公式說明

換算原理就是基本三角函數:

$$x = \text{r} \cos\!\left(\theta\right), \quad y = \text{r} \sin\!\left(\theta\right)$$

由於三角函數運算需以弧度為單位,因此若輸入的是角度,會先乘上 \(\pi/180\) 換成弧度,也就是「度」時 \(\theta_{\text{弧度}} = \theta \times \left(\pi/180\right)\);若本來就是弧度,則 \(\theta_{\text{弧度}} = \theta\) 直接使用。

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展示 r、θ、x 和 y 之間三角關係的直角三角形
轉換關係來自直角三角形:x = r cos θ,y = r sin θ。

實例計算

假設 \(r = 5\)、\(\theta = 60\) 度。先把角度換成弧度:

$$\theta_{\text{弧度}} = 60 \times \frac{\pi}{180} = 1.047197551 \text{ 弧度}$$

接著計算

$$x = 5 \times \cos(60°) = 5 \times 0.5 = 2.5$$$$y = 5 \times \sin(60°) = 5 \times 0.8660254038 = 4.330127019$$

因此對應的直角座標點為 \((2.5, 4.330127019)\)。

常見問題

當 \(r = 0\) 時會怎樣?此時該點正好落在原點上,因此不論角度為何,\(x = 0\) 且 \(y = 0\)。

半徑可以是負數嗎?可以。負半徑在數學上完全合理,代表該點落在相反方向,效果等同於把角度再加上 180 度(\(\pi\) 弧度)。

角度一定要介於 0 到 360 度之間嗎?不必。由於餘弦與正弦都是週期函數,能涵蓋完整的角度範圍,因此任何實數角度都能正確計算,不需要先取餘數。

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