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Trigonometry · real student question

求 arctan(15/66.67) 的值,答案同時以度與弧度表示。

Question

求

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

的值,答案同時以度與弧度表示。

Step-by-step solution

  1. 先了解反正切會傳回什麼。 arctan⁡t\arctan t 是滿足 tan⁡θ=t\tan\theta=t 且 −90∘<θ<90∘-90^{\circ}<\theta<90^{\circ} 的角 θ\theta。和 arcsin⁡\arcsin、arccos⁡\arccos 不同,它的定義域是全體實數,所以不必檢查輸入值的範圍。在應用題裡,arctan⁡對邊鄰邊\arctan\frac{\text{對邊}}{\text{鄰邊}} 這個形式,正是從直角三角形的兩股反推銳角的做法。

  2. 先把比值化成一個小數。 除法要在三角函數之前先做完:

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

    於是問題變成 arctan⁡(0.2250)\arctan(0.2250)。

  3. 預判答案的大小。 由於 tan⁡0∘=0\tan0^{\circ}=0、tan⁡45∘=1\tan 45^{\circ}=1,正切值只有 0.2250.225 的角必然遠小於 45∘45^{\circ}——而且小角度時(以弧度計)tan⁡θ≈θ\tan\theta\approx\theta,可以預期大約是 0.2250.225 弧度 ≈13∘\approx13^{\circ}。這個估計正好能抓出計算機角度模式沒切對的情形。

  4. 先求弧度值。

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

    和預期一樣,略低於輸入值 0.2250.225,因為對很小的正數 θ\theta 而言 tan⁡θ>θ\tan\theta>\theta。

  5. 換算成度。 乘上 180π\dfrac{180}{\pi}:

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

  6. 反向驗證。 tan⁡(12.6798∘)=0.224989\tan(12.6798^{\circ})=0.224989,和 1566.67=0.224989\tfrac{15}{66.67}=0.224989 在小數點後六位完全吻合 ✓。

Answer

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

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