請選擇「度換算成弧度」或「弧度換算成度」再輸入。計算後,結果會和單位圓圖一起顯示。
這個頁面可以做什麼
- 能把度換算成弧度。像 \(30^\circ \to \dfrac{\pi}{6}\) 這樣,同時以 \(\pi\) 的分數精確值和小數(有效數字 12 位)表示
- 也能反過來把弧度換算成度。輸入時可以用「π/6」「2π/3」「1.5π」這樣含 \(\pi\) 的寫法(也可以打 pi),也可以用「1.5」這樣的小數
- 負角(例如 −45°)和超過 \(360^\circ\)(\(2\pi\))的角也能換算(圖中會畫出終邊的位置)
- 計算結果附單位圓圖,可以親眼確認「半徑 \(1\) 的圓上的弧長,就是弧度的值」
- 特殊角對照表(\(0^\circ\)~\(360^\circ\))、公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表和 Python 使用的公式,都整理在這個頁面
這個計算有什麼用?
「\(\sin x\) 微分後是 \(\cos x\)」這個漂亮的公式,只有在角 \(x\) 以弧度量時才成立。如果用度來微分,每次都會多出係數 \(\dfrac{\pi}{180}\)(約 0.01745),式子越來越複雜。
微積分、大學的物理和工程都把角度寫成弧度,因為這是「讓公式最簡潔的量法」。度與弧度的換算,就是進入那個世界的入口。
圓心角以弧度量時,弧長就是 半徑 × 角度(\(l = r\theta\)),扇形面積是 \(S = \dfrac{1}{2}r^2\theta\),都是簡單的式子。例如半徑 2 公尺、圓心角 \(\dfrac{\pi}{3}\)(\(60^\circ\))的彎道,長度馬上就能算出是 \(2 \times \dfrac{\pi}{3} \approx 2.09\) 公尺。
用度的話,式子會變長,像 \(2\pi r \times \dfrac{a}{360}\)。所以設計道路彎道或零件的圓弧時,先換成弧度再計算是實務上的慣例。
工程上,旋轉機械的速度通常用每秒轉過的角度,也就是角速度 \(\omega\)(單位 rad/s)表示。例如每分鐘 3,600 轉的馬達(在台灣 60 Hz 的電源下,2 極馬達的轉速約是這個值),因為 1 轉 = \(2\pi\) 弧度,所以是 \(3600 \times 2\pi \div 60 = 120\pi \approx 377\) rad/s。
角速度用弧度表示時,前端的速度 = 半徑 × 角速度(\(v = r\omega\)),旋轉的計算都只要乘法就能完成。馬達規格表和物理課本中出現的 \(\omega\),就是這個單位。
Python、JavaScript、Excel 等幾乎所有程式環境的 sin、cos,接收的都是弧度。「以為 \(\sin 30^\circ = 0.5\),寫了 sin(30) 卻得到 −0.988」是初學者常見的錯誤,正確寫法是先把度換成弧度:sin(30 × π/180)。
在遊戲中依角度移動角色,或是畫圖表時,「人用度思考,程式要給弧度」這種換算隨時都在發生。
地球的圓心角與地表弧長的關係,也正是 弧長 = 半徑 × 弧度。地球的半徑約 6,371 公里,所以緯度相差 \(1^\circ\) 的南北距離,可以估算為 \(6371 \times \dfrac{\pi}{180} \approx 111\) 公里。
「緯度差 1 度約 111 公里」這個地理知識,正是由度 → 弧度換算得出的數字,GPS 的距離計算和地圖 App 也用同樣的概念。
公式與圖
符號與用語解說
符號
| \(^\circ\)(度) | 度 | 度度量的角度單位。把一圈定為 \(360^\circ\) 的量法,也是日常生活中最熟悉的角度表示法。 |
| rad(弧度) | radian(弧度) | 弧度量的角度單位。英文 radian 由 radius(半徑)造出,用半徑 \(1\) 的圓上的弧長來量角。數學上通常省略單位,像 \(\dfrac{\pi}{6}\) 這樣只寫數值。 |
| \(\pi\) | pi | 圓周率(\(\approx 3.14159\)),是圓周長 ÷ 直徑的值。這個字母據說取自希臘文「周長」的第一個字母。因為 \(180^\circ = \pi\)(弧度),弧度的值常出現 \(\pi\) 的分數。 |
| \(\theta\) | theta | 常用來表示角度的希臘字母。本頁中表示以弧度量的角的大小。 |
| \(a\) | a | 本頁中表示以度表示的角(去掉 ° 的數字),也就是寫成 \(a^\circ\) 時的 \(a\)。 |
| \(\approx\) | 約等於 | 表示「大約」的符號(近似)。含 \(\pi\) 的精確值化成小數會無限延續,所以小數表示時使用這個符號。 |
用語
| 度度量 | 把一圈定為 360° 來量角的方法,也稱為度數法。360 這個數的因數很多(它的二分之一、三分之一、四分之一……都是整數),從古代就開始使用。國小開始學的就是這種量法。 |
| 弧度量 (弧度) |
用半徑 1 的圓上的弧長來量角的方法,也稱為弧度法,單位是弧度。180° = π(弧度),角度寫成像 60° = π/3 這樣 π 的分數。高中學三角函數時開始使用,到微積分就以弧度量為主。 |
| 弧 | 圓周的一部分。弧度量是用「角在圓上截出的弧長」來量角的大小。 |
| 圓心角 | 在圓心由兩條半徑形成的角。弧長和圓心角成正比(圓心角變 2 倍,弧長也變 2 倍)。這個正比關係就是弧度量的基礎。 |
| 單位圓 | 以原點為圓心、半徑 1 的圓。因為半徑是 1,弧長就是圓心角的弧度值。也用來定義三角函數,是高中數學的重要工具。 |
| 終邊 | 從原點出發,由 \(x\) 軸的正向(始邊)旋轉角 \(\theta\) 後的射線(此時稱為標準位置角),在圖上表示角的大小。負角是順時針旋轉。 |
| 特殊角 | 像 30°、45°、60°、90°、120° 這樣,三角函數值可以寫成精確值的代表性角度。換成弧度是 π/6、π/4、π/3、π/2、2π/3……,也就是分母為 6、4、3、2 的 π 的分數。 |
| 約分 | 把分數的分子和分母除以同一個數,使分數變簡單。度換算成弧度時,先把 度數/180 用最大公因數約分,再乘上 π(30/180 → 1/6 → π/6)。 |
| 最簡分數 | 不能再約分的分數。本頁的換算結果,會把 π 的係數約分成最簡分數來表示。 |
| 圓周率 | 圓周長 ÷ 直徑的值(π ≈ 3.14159),不論圓多大都是同一個值。半徑 1 的圓周長是 2π,因為直徑 2 × 圓周率 π = 2π。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「理解意義」地使用本頁的計算,這裡整理了建議事先了解的基礎知識。
遇到卡關時,回頭複習這些內容是最快的方法。
| 角度(國小四年級,9~10 歲) |
|
| 圓與圓周率(國小高年級,10~12 歲) |
|
| 分數的乘法與約分(國小高年級,10~12 歲) |
|
| 正比(國小六年級~國中一年級) |
|
| 代數式(國中一年級,12~13 歲起) |
|
用 Excel 計算的方法
| 角度(度) | 30 |
| 弧度 | =RADIANS(B1) |
| 弧度的值 | =PI()/6 |
| 角度(度) | =DEGREES(B1) |
| 角度(度,整數) | 30 |
| π 的係數的分子 | =B1/GCD(B1,180) |
| π 的係數的分母 | =180/GCD(B1,180) |
第二個表格在弧度的儲存格輸入「=PI()/6」(π ÷ 6),答案是 30。像 1.5 這樣的小數弧度,直接在 B1 輸入 1.5 即可(答案是 85.94366927)。
第三個表格求 π 的分數的精確形式。用 GCD 函數(最大公因數)把 度數/180 約分,分子是 1、分母是 6,就能讀成「30° = π/6」(這個表格只適用於整數的度數)。
用 Google 試算表計算的方法
| 角度(度) | 30 |
| 弧度 | =RADIANS(B1) |
| 弧度的值 | =PI()/6 |
| 角度(度) | =DEGREES(B1) |
| 角度(度,整數) | 30 |
| π 的係數的分子 | =B1/GCD(B1,180) |
| π 的係數的分母 | =180/GCD(B1,180) |
用 Python 計算的方法
import math
from fractions import Fraction
# 度換算成弧度(小數)
angle_degree = 30
angle_radian = math.radians(angle_degree)
print(f"{angle_degree}° = {angle_radian} 弧度")
# 度換算成弧度(π 的分數的精確形式)
pi_coefficient = Fraction(angle_degree, 180) # 自動把 度數/180 約分
print(f"{angle_degree}° = π × {pi_coefficient}")
# 弧度換算成度
radian_value = 1.5
print(f"{radian_value} 弧度 = {math.degrees(radian_value)}°")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
180° = π rad
180^\circ = \pi\ \mathrm{rad}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mn>180</mn><mo>°</mo>
<mo>=</mo>
<mi>π</mi><mspace width="0.2em"/><mi>rad</mi>
</mrow>
</math>
180^@ = pi " rad"
180 Degree == Pi
convert(180*degrees, radians);
deg2rad(180)
180° = π rad
θ = a × π/180
\theta = a \times \dfrac{\pi}{180}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>θ</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<mo>×</mo>
<mfrac><mi>π</mi><mn>180</mn></mfrac>
</mrow>
</math>
theta = a xx pi/180
N[30 Degree]
convert(30*degrees, radians);
deg2rad(30)
θ = a × π/180
a = θ × 180/π
a = \theta \times \dfrac{180}{\pi}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>=</mo>
<mi>θ</mi>
<mo>×</mo>
<mfrac><mn>180</mn><mi>π</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
a = theta xx 180/pi
(2 Pi/3)/Degree
convert(2*Pi/3, degrees);
rad2deg(2*pi/3)
a = θ × 180/π
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是數學(弧度量)的計算助理。請實際執行 Python 程式碼來進行以下換算,並且只根據執行結果的數值作答(不要用心算或猜測作答)。 1. 把 45° 和 17.5° 換算成弧度。每一個都請同時以 π 的分數精確值(用 fractions 模組約分)和小數表示。 2. 把 2π/3 弧度和 1.5 弧度換算成度。 在 Python 中請使用 math 模組(radians、degrees)和 fractions 模組。請列出使用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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