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角度制和弧度制

角度制

角度制定义:

Degree Measure

角度制优点是直观,但缺点是该制度为人为规定。

弧度制

弧度制就是要摆脱人为规定,而是根据圆自身属性来定义。

Radian Measure

通过观察发现,对于左边的圆,只要角度一样,那么他们的弧长和半径比值是相似的

α=l1r1=l2r2\alpha = \frac{l1}{r1} = \frac{l2}{r2}

Similarity

再次观察两个圆,可以发现 lr\frac{l}{r} 和角度 α\alpha 是一一对应的,因此我们可以得出结论:

α=lr\alpha = \frac{l}{r}

其中,ll 是弧长,rr 是半径。

角度和弧度的转换

在角度制下,周角是 360360^\circ,而在弧度制下,周角是 2π2\pi

弧度制周角的推算:我们知道角度 α=lr\alpha = \frac{l}{r}ll 此时为周长,周长公式 l=2πrl=2 \pi r ,因此 α=2πrr=2π\alpha = \frac{2 \pi r}{r} = 2\pi

弧度制其实有单位,单位是 radrad,一般情况下可以省略。

因此,我们得到最重要的角度和弧度的转换公式:

180=π180^\circ = \pi

为什么是 180=π180^\circ = \pi 呢?因为这两者的单位不一样,就像 1 人民币等于 7 美元一样。

练习

弧度制换角度制:

  1. π3\frac{\pi}{3}
  2. 116π\frac{11}{6}\pi
  3. pi4-\frac{pi}{4}
答案
  1. 6060^\circ
  2. 330330^\circ
  3. 45-45^\circ

Hint: 弧度制换角度制很简单,把所有 π\pi 替换成 180180^\circ 即可。

角度制换弧度制:

  1. 300300^\circ
  2. 7070^\circ
  3. 120-120^\circ
答案
  1. 5π3\frac{5\pi}{3}
  2. 7π18\frac{7\pi}{18}
  3. 2π3-\frac{2\pi}{3}

Hint: 角度制换弧度制需要思考一下,11^\circ 等于 π180\frac{\pi}{180} 弧度,那么 300300^\circ 等同于 3001300 * 1^\circ 等同于 300π180300 * \frac{\pi}{180} 弧度。

常见弧度

角度弧度
00^\circ00
3030^\circπ6\frac{\pi}{6}
4545^\circπ4\frac{\pi}{4}
6060^\circπ3\frac{\pi}{3}
9090^\circπ2\frac{\pi}{2}
120120^\circ2π3\frac{2\pi}{3}
135135^\circ3π4\frac{3\pi}{4}
150150^\circ5π6\frac{5\pi}{6}
180180^\circπ\pi

Reference