什么是向量的方向?
二维向量的方向,是指它与 X 轴正方向所成的夹角,按逆时针方向测量。给定一个水平分量为 x、垂直分量为 y 的向量,本计算器会输出该夹角(同时给出度与弧度),并一并显示向量的模长(即长度)。
如何使用本计算器
分别填入向量的 X 分量和 Y 分量即可。工具会用 atan2 函数计算方向角,它能正确处理四个象限,并把结果归一化到 0°~360° 的范围内。同时还会显示模长,让你获得这个向量完整的极坐标描述。
公式详解
方向角的计算公式为 $$\theta = \operatorname{atan2}(y,\ x)$$ 与普通的 arctan(y/x) 不同,双参数的 atan2 会同时利用 x 和 y 的正负号来判断角度落在哪个象限,并且避免了除以零的问题。模长则遵循勾股定理:$$|v| = \sqrt{x^2 + y^2}$$
实例演示
以向量 (3, 4) 为例:$$\operatorname{atan2}(4, 3) \approx 0.9273 \text{ 弧度} \approx 53.13°$$模长为 $$\sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{25} = 5$$也就是说,该向量指向 X 轴正方向上方约 53.13° 的位置,长度为 5。
常见问题
为什么要用 atan2 而不是 arctan?普通的 arctan 无法区分相对的象限(例如 (1,1) 与 (−1,−1)),并且在 \(x = 0\) 时会失效。atan2 同时解决了这两个问题。
如果两个分量都是 0 怎么办?零向量没有确定的方向,此时结果默认取 0°。
怎样把结果换算成弧度?结果表格中已直接给出弧度值;如需手动换算,将度数乘以 \(\pi/180\) 即可。