反正切函数 (arctan) 可视化

计算反正切值

arctan(x) 的值:

45°

当 x = 1 时,反正切值为 45 度,即 π/4 弧度

角度可视化

上图显示了 arctan(1) = 45° 的角度

反正切函数的特殊值

x (正切值) arctan(x) (度) arctan(x) (弧度) 说明
0 0 当 x = 0 时,角度为 0
1 45° π/4 当 x = 1 时,角度为 45°
√3 60° π/3 当 x = √3 ≈ 1.732 时,角度为 60°
-1 -45° -π/4 当 x = -1 时,角度为 -45°
90° π/2 当 x 趋近于无穷大时,角度趋近于 90°
-∞ -90° -π/2 当 x 趋近于负无穷大时,角度趋近于 -90°

什么是反正切函数?

反正切函数 (arctan 或 tan-1) 是正切函数的反函数。它返回一个角度,该角度的正切值等于给定的数。

如果 \(y = \tan(\theta)\),那么 \(\theta = \arctan(y)\)

值域范围

反正切函数的值域范围是:

\(-\frac{\pi}{2} < \arctan(x) < \frac{\pi}{2}\) 弧度

或者

\(-90° < \arctan(x) < 90°\) 度数

这意味着反正切函数只能产生第一象限和第四象限的角度(即 -90° 到 90° 之间的角度)。

反正切函数的性质

在向量计算中的应用

在二维向量中,反正切函数常用于计算向量的方向角:

对于向量 \(\vec{v} = (x, y)\),其方向角 \(\theta = \arctan(\frac{y}{x})\)

注意:在编程中,通常使用 atan2(y, x) 函数而不是简单的 atan(y/x),因为前者能够处理 x = 0 的情况,并能正确区分不同象限的角度。