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Trigonometry · real student question

求 arctan(15/66.67),答案分别用度和弧度表示。

Question

求

arctan⁡ ⁣(1566.67)\arctan\!\left(\frac{15}{66.67}\right)

答案请分别用度和弧度表示。

Step-by-step solution

  1. 先弄清反正切返回的是什么。 arctan⁡t\arctan t 是满足 tan⁡θ=t\tan\theta=t 且 −90∘<θ<90∘-90^{\circ}<\theta<90^{\circ} 的那个角 θ\theta。与 arcsin⁡\arcsin、arccos⁡\arccos 不同,它的定义域是全体实数,所以不需要检查输入是否越界。在实际问题里,arctan⁡对边邻边\arctan\frac{\text{对边}}{\text{邻边}} 这个形状,正是由直角三角形的两条直角边反求锐角的标准做法。

  2. 先把比值算成一个小数。 除法要在三角函数之前做:

    1566.67=0.2249887…≈0.2250\frac{15}{66.67}=0.2249887\ldots\approx0.2250

    于是问题就化为求 arctan⁡(0.2250)\arctan(0.2250)。

  3. 先预判答案的大小。 因为 tan⁡0∘=0\tan0^{\circ}=0、tan⁡45∘=1\tan 45^{\circ}=1,正切值只有 0.2250.225,对应的角必然远小于 45∘45^{\circ};又因为小角(以弧度计)时 tan⁡θ≈θ\tan\theta\approx\theta,可以预期答案大约是 0.2250.225 弧度 ≈13∘\approx13^{\circ}。这个预判正好能抓住「计算器角度模式设错」这一类错误。

  4. 先算弧度。

    arctan⁡(0.2249887)=0.2213037 rad≈0.2213 rad\arctan(0.2249887)=0.2213037\ \text{rad}\approx0.2213\ \text{rad}

    与预判一致,略小于输入值 0.2250.225,因为 θ\theta 为小正数时有 tan⁡θ>θ\tan\theta>\theta。

  5. 换算成度。 乘以 180π\dfrac{180}{\pi}:

    0.2213037×180π=12.6798∘≈12.68∘0.2213037\times\frac{180}{\pi}=12.6798^{\circ}\approx12.68^{\circ}

  6. 反过来验算一遍。 tan⁡(12.6798∘)=0.224989\tan(12.6798^{\circ})=0.224989,与 1566.67=0.224989\tfrac{15}{66.67}=0.224989 在小数点后六位上完全一致 ✓。

Answer

arctan⁡ ⁣(1566.67)≈0.2213 rad≈12.68∘\arctan\!\left(\frac{15}{66.67}\right)\approx 0.2213\ \text{rad}\approx 12.68^{\circ}

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