这个计算器能做什么
本工具可以计算六个三角函数中的任意一个——正弦(sin)、余弦(cos)、正切(tan)、余切(cot)、正割(sec)和余割(csc)——在某个角度处的取值。你只需选择函数、输入角度,再选定角度所用的单位(度、弧度、百分度或圈数)即可。计算器会先把角度换算成弧度,再代入所选函数,最后给出数值结果以及一条清晰易读的表达式,例如 sin(30 deg) = 0.5。
使用方法
1)在下拉菜单中选择三角函数;2)输入角度数值;3)选择角度单位。结果会即时刷新。如果你选择正切或正割并输入 90 度,或者选择余切或余割并输入 0 度,计算器会显示无定义(undefined),因为函数在这些位置存在奇点(分母为零)。
公式详解
所有函数都由正弦和余弦推导而来。首先把角度换算成弧度:度乘以 \(\pi/180\),弧度乘以 1,百分度乘以 \(\pi/200\),圈数乘以 \(2\pi\)。
$$F(\theta)=\{\sin\theta,\ \cos\theta,\ \tan\theta,\ \cot\theta,\ \sec\theta,\ \csc\theta\}$$接着计算 \(\sin\theta\) 与 \(\cos\theta\)。由此可得:
$$\tan\theta=\frac{\sin\theta}{\cos\theta},\ \cot\theta=\frac{\cos\theta}{\sin\theta},\ \sec\theta=\frac{1}{\cos\theta},\ \csc\theta=\frac{1}{\sin\theta}$$由于浮点运算下的余弦值几乎不可能精确等于零,工具会在 \(|\cos\theta|\) 或 \(|\sin\theta|\) 小于 \(1\mathrm{e}{-12}\) 时将其判定为奇点,并显示“无定义(undefined)”。
实例演算
计算 tan(45 deg)。换算:
$$\theta = 45 \times \frac{\pi}{180} = 0.7853981634\ \text{弧度}$$于是
$$\tan\theta=\frac{\sin\theta}{\cos\theta} = \frac{0.7071067812}{0.7071067812} = 1$$所以 tan(45 deg) = 1。同理,
$$\csc(30\ \text{deg}) = \frac{1}{\sin(30\ \text{deg})} = \frac{1}{0.5} = 2$$常见问题
每个函数的取值范围是多少?sin 和 cos 的取值始终在 \(-1\) 到 \(1\) 之间;sec 和 csc 的绝对值至少为 \(1\);tan 和 cot 可以是任意实数。
为什么会显示“无定义”?正切和正割在余弦为零的位置(90 度、270 度……)会发散;余切和余割在正弦为零的位置(0 度、180 度……)会发散。在这些奇点处,函数没有有限的取值。
“圈(turn)”是什么?一圈表示转动一整周,等于 360 度或 \(2\pi\) 弧度。它在旋转和频率相关的计算中非常方便。