Math.atan与Math.atan2

本文深入解析了极坐标转换的数学原理,详细介绍了atan2函数的使用方法及应用场景,包括其在不同象限的计算规则和取值范围,以及如何利用该函数计算直角三角形的角度。
一 返回极坐标 : 
public static double Atan2(double y,double x)
参数
y    
类型
System.Double点的 y 坐标。
x

类型:System.Double
点的 x 坐标。

角度 θ,以弧度为单位,满足 -π≤θ≤π,且 tan(θ) = y / x,其中 (x, y) 是笛卡尔平面中的点。 请看下面: 

  • 如果 (x, y) 在第 1 象限,则 0 < θ < π/2。     x  y全为正

  • 如果 (x, y) 在第 2 象限,则 π/2 < θ≤π。      x为负  y为正

  • 如果 (x, y) 在第 3 象限,则 -π < θ < -π/2。  xy  全为负

  • 如果 (x, y) 在第 4 象限,则 -π/2 < θ < 0。    x为正 y为负

如果点在象限的边界上,则返回值如下:

  • 如果 y 为 0 并且 x 不为负值,则 θ = 0。

  • 如果 y 为 0 并且 x 为负值,则 θ = π。

  • 如果 y 为正值并且 x 为 0,则 θ = π/2。

  • 如果 y 为负值并且 x 为 0,则 θ = -π/2。

  • 如果 y 为 0 并且 x 为 0,则 θ = 0。

二 取值范围

atan:-90度~90度    -π/2~π/2

atan2:-180~180度    -π~π

三 atan2() 方法可返回从 x 轴到点 (x,y) 之间的角度

    -PI 到 PI 之间的值,是从 X 轴正向逆时针旋转到点 (x,y) 时经过的角度。

   Atan2(double y,double x)

计算直角三角形中   除了直角以外的两个角度时算法:

计算角度1 : y为角1对面的直角边长度       x为邻直角边的长度     

                      

(float) Math.toDegrees(Math.atan2(100, 50)) = 63.434948   度

计算角度2   y为 角度2 对面直角边长度  x为邻直角边长度   

(float) Math.toDegrees(Math.atan2(50, 100)) = 26.565052   度

 

    

 

### math.atan atan2 的区别及用法 #### 1. **math.atan 的定义和用法** `math.atan` 是 Python 中的数学库函数,用于计算一个数值的反正切值。它的输入是一个单一的浮点数或整数,返回值为弧度制的结果[^3]。 **特点:** - 输入参数只有一个(即 tan 的值)。 - 返回值范围是 `[-π/2, π/2]`。 - 无法区分象限信息,仅适用于一维坐标系下的反正切计算。 **示例代码:** ```python import math # 示例 1: 计算单个值的反正切 value = 1 result = math.atan(value) print(f"atan({value}) = {result} 弧度") ``` 输出结果: ``` atan(1) = 0.7853981633974483 弧度 ``` --- #### 2. **math.atan2 的定义和用法** `math.atan2(y, x)` 是 Python 中的另一个数学库函数,用于计算二维平面上点 `(x, y)` 到原点 `(0, 0)` 的角度。它接受两个参数:`y` 和 `x`,分别表示点的纵坐标和横坐标[^5]。 **特点:** - 输入参数有两个(即 y 和 x)。 - 返回值范围是 `[-π, π]`,能够自动处理所有象限。 - 能够区分象限信息,避免了普通 `atan` 函数无法区分象限的问题。 **示例代码:** ```python import math # 示例 1: 计算不同点的角度 points = [(1, 1), (-1, 1), (-1, -1), (1, -1)] for x, y in points: angle_radians = math.atan2(y, x) angle_degrees = math.degrees(angle_radians) print(f"点 ({x}, {y}): 弧度 = {angle_radians:.4f}, 角度 = {angle_degrees:.2f}°") ``` 输出结果: ``` 点 (1, 1): 弧度 = 0.7854, 角度 = 45.00° 点 (-1, 1): 弧度 = 2.3562, 角度 = 135.00° 点 (-1, -1): 弧度 = -2.3562, 角度 = -135.00° 点 (1, -1): 弧度 = -0.7854, 角度 = -45.00° ``` --- #### 3. **JavaScript 中的 Math.atanMath.atan2** 在 JavaScript 中,`Math.atan` 和 `Math.atan2` 的功能 Python 中的 `math.atan` 和 `math.atan2` 类似[^4]。 - `Math.atan` 接受一个参数,返回值范围为 `[-π/2, π/2]`。 - `Math.atan2` 接受两个参数(y 和 x),返回值范围为 `[-π, π]`。 **示例代码:** ```javascript // 示例 1: Math.atan 示例 console.log(Math.atan(1)); // 输出 0.7853981633974483 // 示例 2: Math.atan2 示例 console.log(Math.atan2(1, 1)); // 输出 0.7853981633974483 (第一象限) console.log(Math.atan2(-1, 1)); // 输出 -0.7853981633974483 (第四象限) console.log(Math.atan2(-1, -1)); // 输出 -2.356194490192345 (第三象限) console.log(Math.atan2(1, -1)); // 输出 2.356194490192345 (第二象限) ``` --- #### 4. **主要区别总结** | 特性 | `math.atan` 或 `Math.atan` | `math.atan2` 或 `Math.atan2` | |---------------------|------------------------------------|-----------------------------------------| | 输入参数数量 | 单一参数 | 两个参数(y 和 x) | | 返回值范围 | `[-π/2, π/2]` | `[-π, π]` | | 是否区分象限 | 否 | 是 | | 使用场景 | 一维坐标系下的反正切计算 | 二维坐标系下的角度计算 | --- #### 5. **常见问题及注意事项** - 如果只提供一个参数(如 tan 值),使用 `math.atan` 或 `Math.atan`。 - 如果需要根据二维坐标计算角度,并区分象限,使用 `math.atan2` 或 `Math.atan2`。 - 在 JavaScript 中,`Math.atan` 和 `Math.atan2` 的行为 Python 中的对应函数一致。 ---
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