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Trigonometry · real student question

求 arctan(1/2) 的值,分别用弧度和度表示。

Question

求

arctan⁡(12)\arctan\left(\frac{1}{2}\right)

的值,分别用弧度和度表示。

Step-by-step solution

  1. 先说清楚这个反函数到底在找什么。 arctan⁡(12)\arctan\left(\tfrac12\right) 是唯一满足

    tan⁡θ=12,−π2<θ<π2\tan\theta=\frac{1}{2},\qquad -\frac{\pi}{2}<\theta<\frac{\pi}{2}

    的那个角 θ\theta。正是这个主值范围让答案唯一——正切等于 12\tfrac12 的角其实有无穷多个,彼此相差 π\pi 的整数倍。

  2. 动手算之前先把答案框住。 因为 tan⁡0=0\tan 0=0、tan⁡π4=1\tan\tfrac{\pi}{4}=1,而正切在这一段上递增,所以这个角必然满足 0<θ<π4=45∘0<\theta<\tfrac{\pi}{4}=45^\circ。它是正的,因为 12>0\tfrac12>0。

  3. 认清它没有特殊角形式。 正切等于 12\tfrac12 并不对应 30∘30^\circ、45∘45^\circ、60∘60^\circ 这些标准三角形中的任何一个,所以答案是无理数,只能给出数值:

    arctan⁡(12)≈0.4636476 rad\arctan\left(\frac{1}{2}\right)\approx 0.4636476\ \text{rad}

  4. 换算成度。 乘上 180π\tfrac{180}{\pi}:

    0.4636476×180π≈26.5651∘0.4636476\times\frac{180}{\pi}\approx 26.5651^\circ

  5. 反过来取正切来验证。 tan⁡(0.4636476)=0.5000000\tan(0.4636476)=0.5000000 ✓\checkmark,而且这个值确实落在预判的范围 0<26.565∘<45∘0<26.565^\circ<45^\circ 之内 ✓\checkmark。从几何上看,它就是两条直角边分别为 11 和 22 的直角三角形里的那个锐角,斜边为 5\sqrt5。

Answer

arctan⁡(12)≈0.46365 rad≈26.565∘\arctan\left(\tfrac12\right)\approx 0.46365\ \text{rad}\approx 26.565^\circ

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