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Trigonometry · real student question

已知 sin θ = 0.80,求角 θ 的度數與弧度。

Question

已知

sin⁡θ=0.80\sin\theta=0.80

求 θ\theta 的度數與弧度。

Step-by-step solution

  1. 兩邊取反正弦。 能把正弦解掉的運算是 sin⁡−1\sin^{-1}(arcsin):

    θ=sin⁡−1(0.80)\theta=\sin^{-1}(0.80)

    它的主值範圍是 −90∘≤θ≤90∘-90^\circ\le\theta\le90^\circ,所以這裡傳回的就是唯一的那個銳角。

  2. 檢查輸入值合不合法。 正弦的絕對值不會超過 11,而 0.800.80 落在 [−1,1][-1,1] 內,所以存在實數角。(像 1.21.2 這種輸入就無解——按下按鍵之前值得先看一眼。)

  3. 計算之前先預測答案。 sin⁡45∘≈0.707\sin45^\circ\approx0.707、sin⁡60∘≈0.866\sin60^\circ\approx0.866,而 0.800.80 夾在兩者之間,所以 θ\theta 必定落在 45∘45^\circ 與 60∘60^\circ 之間。這個估計正是抓出計算機停在弧度模式的關鍵。

  4. 先求度數。

    θ=sin⁡−1(0.80)=53.1301∘≈53.13∘\theta=\sin^{-1}(0.80)=53.1301^\circ\approx53.13^\circ

    穩穩落在預測的 45∘45^\circ–60∘60^\circ 區間內 ✓。

  5. 換算成弧度。 乘上 π180\dfrac{\pi}{180}:

    53.1301×π180=0.9273 弧度53.1301\times\frac{\pi}{180}=0.9273\ \text{弧度}

    順手檢查:0.92730.9273 略大於 π4=0.7854\tfrac{\pi}{4}=0.7854,又小於 π3=1.0472\tfrac{\pi}{3}=1.0472,和度數的答案相符。

  6. 認出背後的特殊三角形。 0.80=450.80=\tfrac{4}{5},所以這就是熟悉的 33-44-55 直角三角形:長度為 44 的那一邊所對的角。它的餘弦是 35=0.6\tfrac35=0.6,正切是 43\tfrac43,而且確實 tan⁡(53.13∘)=1.3333\tan(53.13^\circ)=1.3333 ✓。反向驗證,sin⁡(0.9273)=0.80000\sin(0.9273)=0.80000 ✓。

Answer

θ=sin⁡−1(0.80)≈53.13∘≈0.9273 弧度\theta=\sin^{-1}(0.80)\approx 53.13^\circ\approx 0.9273\ \text{弧度}

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