半角計算機
從任意角度計算 sin(θ/2)、cos(θ/2) 與 tan(θ/2),支援角度或弧度輸入,並可自動或手動控制象限。
半角計算機
從任意角度計算 sin(θ/2)、cos(θ/2) 與 tan(θ/2),支援角度或弧度輸入,並可自動或手動控制象限。
關於半角計算機
半角公式可根據完整角 θ 的資訊求出 θ/2 的三角函數值。它們是三角學的重要部分,將角平分、恆等式與符號分析融合在一組簡潔的公式中。最常見的形式是 sin(θ/2) = ±√((1 − cosθ)/2) 與 cos(θ/2) = ±√((1 + cosθ)/2)。知道這些值後,還能透過它們的比值求出 tan(θ/2)。此計算機會自動完成這個流程,並替你處理符號選擇。
符號是最需要注意的部分。平方根公式只能直接給出大小,因為平方根依定義為非負值。要判斷正弦或餘弦應為正或負,必須知道半角所在的象限。象限設為自動時,計算機會在必要時先將輸入轉換為弧度,再判定 θ/2 的實際位置。這通常是最安全的選擇,因為它符合輸入所表示的幾何位置。手動選擇象限時,你是在選取恆等式的特定符號分支,適合題目提供額外資訊、指定 θ/2 所在位置的情況。
半角恆等式在理論與應用中都很重要。它們可用於化簡式子、證明其他三角恆等式、在微積分中積分正弦與餘弦的冪次,以及解決涉及角平分線的幾何問題。在解析幾何與物理學中,它們會出現在斜率形式轉換、振盪建模,以及旋轉與投影公式的推導中。在電腦圖學與訊號處理中,相關的三角變換也常在底層使用相同的代數關係。
常見錯誤之一是忘記輸入角與半角位於不同象限。例如 θ 可能在第三象限,而 θ/2 在第二象限,因此半角的正弦與餘弦符號不會和 θ 本身相同。另一個常見錯誤是混淆弧度與度。只有在單位選擇為「度」時,90 才代表九十度;否則它代表九十弧度,是完全不同的角度。
當你需要可靠的半角值,又不想手動追蹤每種符號情況時,可以使用此計算機。它會立即提供數值結果,清楚顯示單位選擇,也方便比較自動符號偵測與課堂題目中指定的象限。
半角範例
以下範例說明公式輸出與符號選擇的重要性。
| 輸入 | 輸出 | 備註 |
|---|---|---|
| θ = 90°,自動象限 | sin(45°)=0.707107, cos(45°)=0.707107, tan(45°)=1.000000 | 90° 的一半是 45°,位於第一象限,因此正弦與餘弦皆為正。 |
| θ = 240°,自動象限 | sin(120°)=0.866025, cos(120°)=-0.500000, tan(120°)=-1.732051 | 半角是 120°,位於第二象限。正弦為正,而餘弦與正切為負。 |
| θ = π 弧度,自動象限 | sin(π/2)=1.000000, cos(π/2)=0.000000, tan 未定義 | 在 90° 或 π/2 弧度時,餘弦為零,因此正切不存在有限值。 |
如何使用半角計算機
- 在「角度」欄位輸入原始角度。
- 選擇「度」或「弧度」,讓計算機正確解讀輸入。
- 將「象限」選擇器保留在「自動」,根據 θ/2 偵測符號;也可手動選擇象限處理教材中的符號情況。
- 點選「計算半角」查看 sin(θ/2)、cos(θ/2) 與 tan(θ/2),再點選「重設」清除表單。
半角計算機常見問題
為什麼半角公式包含正負號?
平方根式只能確定半角正弦或餘弦的大小。實際符號取決於 θ/2 所在的象限,因此必須利用幾何關係或額外資訊選擇正確分支。
什麼時候應使用自動象限偵測?
當輸入角度本身完全決定半角位置時,請使用自動模式。計算機會評估 θ/2 的實際位置,而非強制選擇某個分支,因此能減少符號錯誤。
為什麼 tan(θ/2) 可能未定義?
正切是 sin(θ/2) ÷ cos(θ/2) 的比值,所以 cos(θ/2) 為零時便無法計算。這會發生在垂直軸上,例如半角為 90° 或 270° 時。
結果是精確值還是近似值?
計算機使用 JavaScript 的雙精度浮點運算計算恆等式,並顯示六位小數。√2/2 或 √3/2 等許多經典值是無理數,因此十進位計算機必然顯示近似值。