Измерение углов

Угол:   =
Преобразовать в:

Когда прямые пересекаются, то получается четыре разные области по отношению к точке пересечения.
Эти новые области называют углами.


На картинке видны 4 разных угла, образованных пересечением прямых AB и CD

Обычно углы измеряются в градусах, что обозначается как °. Когда объект совершает полный круг, то есть движется из точки D через B, C, A, а затем обратно к D, то говорят что он повернулся на 360 градусов (360°). Таким образом, градус - это $\frac{1}{360}$ круга.
1/360 круга

Углы больше 360 градусов

Мы говорили о том, что когда объект делает полный круг вокруг точки, то он проходит 360°, однако, когда объект делает более одного круга, то он делает угол более 360 градусов. Это обычное явление в повседневной жизни. Колесо проходит многие круги, когда автомобиль движется, то есть оно образует угол больше 360°.

Для того, чтобы узнать количество циклов (пройденных кругов) при вращении объекта, мы считаем количество раз, которое нужно прибавить 360 к самому себе, чтобы получить число равное или меньшее, чем данный угол. Точно так же мы находим число, которое мы умножаем на 360, чтобы получить число меньшее, но наиболее близкое к данному углу.

Пример 2
1. Найти количество кругов, описанных объектом, образующем угол
a) 380°
b) 770°
c) 1000°
Решение
a) 380 = (1 × 360) + 20
Объект описал один круг и 20°
Так как $20^{\circ} = \frac{20}{360} = \frac{1}{18}$ круга
Объект описал $1\frac{1}{18}$ кругов.

b) 2 × 360 = 720
770 = (2 × 360) + 50
Объект описал два круга и 50°
$50^{\circ} = \frac{50}{360} = \frac{5}{36}$ круга
Объект описал $2\frac{5}{36}$ круга
c)2 × 360 = 720
1000 = (2 × 360) + 280
$280^{\circ} = \frac{260}{360} = \frac{7}{9}$ кругов
Объект описал $2\frac{7}{9}$ кругов

Положительные и отрицательные углы

Когда объект вращается по часовой стрелки, то он образует отрицательный угол вращения, а когда вращается против часовой стрелке - положительный угол. До этого момента мы рассматривали только положительные углы.

В форме диаграммы отрицательный угол может быть изображен так, как это показано ниже.

Рисунок ниже показывает знак угла, который измеряется от общей прямой, 0 оси (оси абсцисс - х оси)
Положительные и отрицательные углы

Это означает, что при наличии отрицательного угла, мы можем получить соответствующий ему положительный угол.
Например, нижняя часть вертикальной прямой это 270°. Когда измеряется в негативную сторону, то получим -90°. Мы просто вычитаем 270 из 360. Имея отрицательный угол, мы прибавляем 360, для того чтобы получить соотвествующий положительный угол.
Когда угол равен -360°, это означает, что объект совершил более одного круга по часовой стрелке.

Пример 3
1. Найти соответствующий положительный угол
a) -35°
b) -60°
c) -180°
d) - 670°

2. Найти соответствующий отрицательный угол 80°, 167°, 330°и 1300°.
Решение
1. Для того, чтобы найти соответствующий положительный угол мы прибавляем 360 к значению угла.
a) -35°= 360 + (-35) = 360 - 35 = 325°
b) -60°= 360 + (-60) = 360 - 60 = 300°
c) -180°= 360 + (-180) = 360 - 180 = 180°
d) -670°= 360 + (-670) = -310
Это означает один круг по часовой стрелке (360)
360 + (-310) = 50°
Угол равен 360 + 50 = 410°

2. Для того, чтобы получить соответсвующий отрицательный угол мы вычитаем 360 от значения угла.
80° = 80 - 360 = - 280°
167° = 167 - 360 = -193°
330° = 330 - 360 = -30°
1300° = 1300 - 360 = 940 (пройден один круг)
940 - 360 = 580 (пройден второй круг)
580 - 360 = 220 (пройден третий круг)
220 - 360 = -140°
Угол равен -360 - 360 - 360 - 140 = -1220°
Таким образом 1300° = -1220°

Радиан

Радиан - это угол из центра круга, в который заключена дуга, длина которой равна радиусу данного круга. Это единица измерения угловой величины. Такой угол примерно равен 57,3°.
В большинстве случаев, это обозначается как рад.
Таким образом $1 рад \approx 57,3^{\circ}$
один радиан
Радиус = r = OA = OB = AB
Угол BOA равен одному радиану

Поскольку длина окружности задается как $2\pi r$, то в окружности $2\pi$ радиусов, а значит в целом круге $2\pi$ радиан.

Радианы обычно выражаются через $\pi$ во избежание десятичных частей в вычислениях. В большинстве книг, аббревиатура рад (rad) не встречается, но читатель должен знать, что, когда речь идет об угле, то он задан через $\pi$, а единицами измерения автоматически становятся радианы.

Градусы и радианы

$360^{\circ} = 2\pi\ rad$
$180^{\circ} = \pi\ rad$
$90^{\circ} = \frac{\pi}{2} rad$

$30^{\circ} = \frac{30}{180}\pi = \frac{\pi}{6} rad$

$45^{\circ} = \frac{45}{180}\pi = \frac{\pi}{4} rad$

$60^{\circ} = \frac{60}{180}\pi = \frac{\pi}{3} rad$

$270^{\circ} = \frac{270}{180}\pi = \frac{27}{18}\pi = 1\frac{1}{2}\pi\ rad$

Пример 4
1. Преобразовать 240°, 45°, 270°, 750° и 390° в радианы через $\pi$.
Решение
Умножим углы на $\frac{\pi}{180}$.

$240^{\circ} = 240 \times \frac{\pi}{180} = \frac{4}{3}\pi=1\frac{1}{3}\pi$

$120^{\circ} = 120 \times \frac{\pi}{180} = \frac{2\pi}{3}$

$270^{\circ} = 270 \times \frac{1}{180}\pi = \frac{3}{2}\pi=1\frac{1}{2}\pi$

$750^{\circ} = 750 \times \frac{1}{180}\pi = \frac{25}{6}\pi=4\frac{1}{6}\pi$

$390^{\circ} = 390 \times \frac{1}{180}\pi = \frac{13}{6}\pi=2\frac{1}{6}\pi$

2. Преобразовать следующие углы в градусы.
a) $\frac{5}{4}\pi$
b) $3,12\pi$
c) 2,4 радиан
Решение
$180^{\circ} = \pi$
a) $\frac{5}{4} \pi = \frac{5}{4} \times 180 = 225^{\circ}$
b) $3,12\pi = 3,12 \times 180 = 561,6^{\circ}$
c) 1 рад = 57,3°
$2,4 = \frac{2,4 \times 57,3}{1} = 137,52$

Отрицаетльные углы и углы больше, чем $2\pi$ радиан

Для того чтобы преобразовать отрицательный угол в положительный, мы складываем его с $2\pi$.
Для того чтобы преобразовать положительный угол в отрицательный, мы вычитаем из него $2\pi$.

Пример 5
1. Преобразовать $-\frac{3}{4}\pi$ и $-\frac{5}{7}\pi$ в позитивные углы в радианах.

Решение
Прибавляем к углу $2\pi$
$-\frac{3}{4}\pi = -\frac{3}{4}\pi + 2\pi = \frac{5}{4}\pi = 1\frac{1}{4}\pi$

$-\frac{5}{7}\pi = -\frac{5}{7}\pi + 2\pi = \frac{9}{7}\pi = 1\frac{2}{7}\pi$

Когда объект вращается на угол больший, чем $2\pi$;, то он делает больше одного круга.
Для того, чтобы определить количество оборотов (кругов или циклов) в таком угле, мы находим такое число, умножая которое на $2\pi$, результат равен или меньше, но как можно ближе к данному числу.

Пример 6
1. Найти количество кругов пройденных объектом при данных углах
a) $-10\pi$
b) $9\pi$
c) $\frac{7}{2}\pi$

Решение
a) $-10\pi = 5(-2\pi)$;
$-2\pi$ подразумевает один цикл в направлении по часовой стрелке, то это означает, что
объект сделал 5 циклов по часовой стрелке.

b) $9\pi = 4(2\pi) + \pi$, $\pi =$ пол цикла
объект сделал четыре с половиной цикла против часовой стрелки

c) $\frac{7}{2}\pi=3,5\pi=2\pi+1,5\pi$, $1,5\pi$ равно три четверти цикла $(\frac{1,5\pi}{2\pi}=\frac{3}{4})$
объект прошел один и три четверти цикла против часовой стрелки


Электронная почта:

© 2005 - 2021
Копирование запрещено! В случае копирования администрация сайта обратится в компетентные органы.