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输入计算

数学公式

数学公式: 反三角函数计算器(弧度)
Show calculation steps (1)
  1. Reciprocal inverse functions

    Reciprocal inverse functions: 反三角函数计算器(弧度)

    acsc and asec require |x| >= 1; acot uses the (0, pi) range convention.

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结果

反正弦 asin(x)
0.5235987755983
弧度
反余弦 acos(x)
1.0471975511966
弧度
反正切 atan(x)
0.46364760900081
弧度
输入 x 0.5
输出单位 弧度(主值)

这个计算器能做什么

本工具用于求实数 x 的反三角(arc)函数,并以弧度返回主值结果。你既可以单独计算某一个函数(反正弦、反余弦、反正切、反余割、反正割或反余切),也可以使用分组选项,一次性得到三个基本函数或三个倒数函数的结果。如果输入超出某个函数的实数定义域,计算器会提示“无实数解”(此时只能用复数来表示)。

arcsin、arccos 和 arctan 曲线的并排图像
三个核心反函数的图像:arcsin、arccos 和 arctan。

使用方法

先从下拉菜单中选择一个函数,输入 x 的数值,再选择想要显示的有效数字位数,最后点击计算即可。需要说明的是,普通双精度运算大约只能保证 15 位有效数字,因此当显示位数设置超过 15 位时,只是把所有可用的数字都列出来而已。这一显示设置不会影响实际的计算结果。

公式详解

三个基本函数采用标准的主值区间:反正弦的取值范围是 \(\arcsin x\in[-\tfrac{\pi}{2},\tfrac{\pi}{2}]\),反余弦是 \(\arccos x\in[0,\pi]\),反正切是开区间 \(\arctan x\in(-\tfrac{\pi}{2},\tfrac{\pi}{2})\)。反正弦和反余弦仅在 \(-1\le x\le 1\) 时有定义。倒数函数由基本函数推导而来:反余割 \(\operatorname{arccsc} x=\arcsin\tfrac1x\),反正割 \(\operatorname{arcsec} x=\arccos\tfrac1x\),两者都要求 \(|x|\ge 1\)(且 \(x\ne 0\))。反余切采用常见的 \((0,\pi)\) 区间约定,即 $$\operatorname{arccot} x=\tfrac{\pi}{2}-\arctan x$$这样能保证函数连续且始终为正,并满足 \(\operatorname{arccot}(0)=\tfrac{\pi}{2}\)。

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单位圆以彩色弧线展示反三角函数的主值范围
主值范围:arcsin 和 arctan 返回 (-π/2, π/2) 内的值,而 arccos 返回 (0, π) 内的值。

实例演算

当函数选择“asin、acos 和 atan”、\(x = 0.5\) 时:$$\arcsin(0.5) = 0.5235987755982988 \text{ 弧度} \left(\tfrac{\pi}{6}\right)$$$$\arccos(0.5) = 1.0471975511965979 \text{ 弧度} \left(\tfrac{\pi}{3}\right)$$$$\arctan(0.5) = 0.4636476090008061 \text{ 弧度}$$可以验算一下:$$\arcsin(0.5) + \arccos(0.5) = \tfrac{\pi}{2} = 1.5707963267948966$$与预期完全吻合。

常见问题

为什么会显示“无实数解”?因为 asin/acos 的输入必须介于 \(-1\) 与 \(1\) 之间,而 acsc/asec 要求 \(|x|\ge 1\)。一旦超出这些范围,结果就是复数,也就不存在实数主值。

如何换算成角度(度)?把任意弧度结果乘以 \(\tfrac{180}{\pi}\)(约等于 \(57.29578\))即可。本计算器默认以弧度作为输出单位。

反余切采用哪种约定?采用 \((0,\pi)\) 分支,即 \(\operatorname{acot}(x)=\tfrac{\pi}{2}-\arctan x\)。这是数学参考资料中最常见的约定,可得到 \(\operatorname{acot}(0)=\tfrac{\pi}{2}\)。

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