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數學公式

數學公式: 三角函數計算機
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  1. Six functions

    Six functions: 三角函數計算機

    All six functions derive from sine and cosine of the radian angle.

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結果

F(x) = 所選函數的值
0.5
算式 sin(30°) = 0.5

這個計算機的功能

這個工具能針對單一角度,計算六種三角函數中的任何一種——正弦(sine)、餘弦(cosine)、正切(tangent)、餘切(cotangent)、正割(secant)與餘割(cosecant)。你只要選好函數、輸入角度,再選擇角度所採用的單位(度、弧度、百分度或圈數)即可。計算機會先把角度換算成弧度,套入所選的函數,再回傳數值結果,並附上一目了然的算式,例如 sin(30 度) = 0.5

$$F(\theta)=\{\sin\theta,\ \cos\theta,\ \tan\theta,\ \cot\theta,\ \sec\theta,\ \csc\theta\}$$

使用方式

1)從下拉選單中選擇三角函數。2)輸入角度數值。3)選擇角度單位。結果會立即更新。若你在 90 度選取正切或正割,或在 0 度選取餘切或餘割,計算機會顯示無定義,因為該函數在此處有奇異點(pole,亦即分母為零)。

公式解析

所有函數都是由正弦與餘弦推導而來。首先把角度換算成弧度:度數乘以 π/180、弧度乘以 1、百分度乘以 π/200、圈數乘以 2π。

$$\theta_{rad}=\text{angle}\times f,\quad f_{deg}=\frac{\pi}{180},\ f_{grad}=\frac{\pi}{200},\ f_{turn}=2\pi$$

接著計算 \(\sin\theta\) 與 \(\cos\theta\)。由此可得:

$$\tan\theta=\frac{\sin\theta}{\cos\theta},\ \cot\theta=\frac{\cos\theta}{\sin\theta},\ \sec\theta=\frac{1}{\cos\theta},\ \csc\theta=\frac{1}{\sin\theta}$$

由於浮點數運算下的餘弦永遠不會剛好等於零,因此只要 \(|\cos\theta|\) 或 \(|\sin\theta|\) 小於 1e-12,工具就會將其視為奇異點,並回報「無定義」。

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正切曲線,垂直漸近線標記出無定義的點
tan、cot、sec 和 csc 等函數在其無定義處有極點(垂直漸近線)。
單位圓,將正弦和餘弦表示為角 theta 處某點的座標
在單位圓上,cosθ 和 sinθ 是角 θ 處點的水平座標和垂直座標。

範例演算

計算 tan(45 度)。換算:

$$\theta = 45 \times \frac{\pi}{180} = 0.7853981634 \text{ 弧度}$$

接著

$$\tan\theta=\frac{\sin\theta}{\cos\theta} = \frac{0.7071067812}{0.7071067812} = 1$$

所以 tan(45 度) = 1。同理,\(\csc(30^\circ) = \frac{1}{\sin(30^\circ)} = \frac{1}{0.5} = 2\)。

常見問題

每個函數的取值範圍是多少?sin 與 cos 的值永遠落在 -1 到 1 之間。sec 與 csc 的絕對值至少為 1。tan 與 cot 則可以是任何實數。

為什麼會顯示無定義?正切與正割在餘弦為零之處會發散(90 度、270 度……);餘切與餘割則在正弦為零之處發散(0 度、180 度……)。在這些奇異點上,函數沒有有限的值。

什麼是「圈(turn)」?一圈代表完整轉一圈,等於 360 度或 2π 弧度。在處理旋轉與頻率相關的計算時相當好用。

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