atan2

تُرجع الدالة atan2( y , x ) الزاوية θ بين المحور x الموجب والشعاع من نقطة الأصل إلى النقطة ( x , y ) ، محصورة في (− π , π ] .
رسم بياني لـatan2(y،x){\displaystyle \operatorname {atan2} (y,x)}زيادةy/x{\displaystyle y/x}

في الحوسبة والرياضيات ، الدالة atan2 هي دالة الظل العكسي ذات الوسيطين . بحسب التعريف،θ=atan2(y،x){\displaystyle \theta =\operatorname {atan2} (y,x)}هي قياس الزاوية ( بالراديان ، مع-π<θπ{\displaystyle -\pi <\theta \leq \pi }) بين الإيجابيx{\displaystyle x}المحور السيني والشعاع من نقطة الأصل إلى النقطة(x،y){\displaystyle (x,\,y)}في المستوى الديكارتي . أو بعبارة أخرى،atan2(y،x){\displaystyle \operatorname {atan2} (y,x)}هو وسيط (يسمى أيضًا الطور أو الزاوية ) العدد المركبx+أناy.{\displaystyle x+iy.}( يجب عدم الخلط بين وسيط الدالة ووسيط العدد المركب، المذكورين أعلاه.)

الatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }ظهرت الدالة لأول مرة في لغة البرمجة فورتران عام 1961. وكان الهدف منها في الأصل إرجاع قيمة صحيحة لا لبس فيها للزاوية .θ{\displaystyle \theta }في التحويل من الإحداثيات الديكارتية(x،y){\displaystyle (x,\,y)}إلى الإحداثيات القطبية(ر،θ){\displaystyle (r,\,\theta )}إذاθ=atan2(y،x){\displaystyle \theta =\operatorname {atan2} (y,x)}ور=x2+y2{\textstyle r={\sqrt {x^{2}+y^{2}}}}، ثمx=ركوسθ{\displaystyle x=r\cos \theta }وy=رالخطيئةθ.{\displaystyle y=r\sin \theta .}

إذاx>0{\displaystyle x>0}، قياس الزاوية المطلوب هوθ=atan2(y،x)=دالة الظل العكسي(y/x).{\textstyle \theta =\operatorname {atan2} (y,x)=\arctan \left(y/x\right).}لكن عندما تكون x < 0 ، فإن الزاويةدالة الظل العكسي(y/x){\displaystyle \arctan(y/x)}وهو معاكس تمامًا للزاوية المطلوبة، و±π{\displaystyle \pm \pi }يجب إضافة نصف دورة لوضع النقطة في الربع الصحيح . [ 1 ] باستخدامatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }تتخلص الدالة من هذا التصحيح، مما يبسط التعليمات البرمجية والصيغ الرياضية.

تحفيز

من الشائع في التطبيقات العملية للهندسة التحويل بين الإحداثيات الديكارتية(x،y){\displaystyle (x,y)}والإحداثيات القطبية(ر،θ){\displaystyle (r,\theta )}تُستخدم الإحداثيات المستطيلة والقطبية لتمثيل النقاط في المستوى الإقليدي، على سبيل المثال لإيجاد الزاوية الموجهة التي تمثل اتجاه متجه أو لحساب سعة عدد مركب . ويمكن تلخيصالعلاقات بين الإحداثيات المستطيلةوالقطبية بالمعادلات التالية: x=ركوسθ،ر=x2+y2،y=رالخطيئةθ،لون برونزيθ=yx،{\displaystyle {\begin{aligned}x&=r\cos \theta ,&\qquad r&={\textstyle {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}},\\[2pt]y&=r\sin \theta ,&\tan \theta &={\frac {y}{x}},\end{aligned}}} أينالخطيئة{\displaystyle \sin }،كوس{\displaystyle \cos }، ولون برونزي{\displaystyle \tan }هي دوال مثلثية و​x2+y2{\displaystyle \textstyle {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}} هو المجموع الفيثاغورسي لـx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}أي وتر المثلث القائم الزاوية ذي الساقينx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y} .

رسم بياني لدالة الظل من π إلى + π مع الإشارات المقابلة لـ y / x . تشير الأسهم الخضراء إلى نتائج atan2(−1,  −1) و atan2(1,  1) .

الحوسبةx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}منر{\displaystyle r}وθ{\displaystyle \theta }يُعدّ التحويل المباشر من هذه الصيغ أمرًا بسيطًا. أما في الاتجاه المعاكس، فمن المفيد توفير دوال خاصة لتنفيذ التحويلات. صيغة حسابر{\displaystyle r}منx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}قد يؤدي ذلك إلى تجاوزات ونقص في القيم العددية، وهو ما تتجنبه وظائف العديدhypot من المكتبات القياسية. حسابθ{\displaystyle \theta }منx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}الأمر أكثر تعقيداً لسببين: (1) لأنه قد يتضمن القسمة على صفر، و(2) لأن ناتج القسمةy/x{\displaystyle y/x}يساوي(-y)/(-x){\displaystyle (-y)/(-x)}وبالتالي ، لا يميز بين النقطة(x،y){\displaystyle (x,y)}والنقطة المقابلة(-x،-y){\displaystyle (-x,-y)}دالة الظل العكسي العادية ذات الوسيط الواحدلا تُرجع إلا قياسات الزوايا في الفترة المحددة .(-12π،12π){\displaystyle \left({-{\tfrac {1}{2}}\pi },{\tfrac {1}{2}}\pi \right)}لذا ، فإنّ هذا تطبيق بسيط لتحويل الإحداثيات من الإحداثيات المستطيلة إلى الإحداثيات القطبية ،θ=دالة الظل العكسي(y/x){\displaystyle \theta =\arctan(y/x)}، سيؤدي إلى نتائج غير صحيحة كلماx0{\displaystyle x\leq 0} .

لتحديد زاوية الاتجاه من نقطة الأصل بشكل كامل، بمعلومية نقطة معينة .(x،y){\displaystyle (x,\,y)}باستخدام دالة الظل العكسي، يجب أن تعالج الصيغ الرياضية أو التعليمات البرمجية الحاسوبية حالات متعددة؛ حالة واحدة على الأقل للقيم الموجبة لـx{\displaystyle x}وواحد للقيم السالبة لـx{\displaystyle x}وأحيانًا حالات إضافية عندماy{\displaystyle y}إما سالبة أو أن أحد إحداثياتها يساوي صفرًا.

لتوفير عناء البرمجة على المبرمجين، قدمت لغات برمجة الحاسوب دالة atan2 ، على الأقل منذ لغة فورتران 4 في ستينيات القرن العشرين. [ 2 ] الكميةatan2(y،x){\displaystyle \operatorname {atan2} (y,x)} هو قياس الزاوية بينx{\displaystyle x}المحور - وشعاع من نقطة الأصل إلى نقطة أخرى(x،y){\displaystyle (x,\,y)}في أي مكان في المستوى الديكارتي. علاماتx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}تُستخدم لتحديد ربع النتيجة واختيار الفرع الصحيح للدالة متعددة القيم .أركتان(y/x){\displaystyle \operatorname {Arctan} (y/x)} .

تُعد دالة atan2 مفيدة في العديد من التطبيقات التي تتضمن متجهات إقليدية ، مثل إيجاد الاتجاه من نقطة إلى أخرى أو تحويل مصفوفة الدوران إلى زوايا أويلر .

تم تضمين دالة atan2 الآن في العديد من لغات البرمجة الأخرى، كما أنها شائعة الاستخدام في الصيغ الرياضية في جميع أنحاء العلوم والهندسة.

ترتيب الحجج

في عام 1961، قدمت لغة فورتران دالة atan2 بترتيب الوسائط (y،x){\displaystyle (y,x)}بحيث تكون زاوية الطور (الوسيط) للعدد المركب هيargz=atan2(أناz،يكررz).{\displaystyle \operatorname {arg} z=\operatorname {atan2} (\operatorname {Im} z,\operatorname {Re} z).}وهذا يتبع الترتيب من اليسار إلى اليمين للكسر المكتوبy/x،{\displaystyle y/x,}لهذا السبب.atan2(y،x)=أتان(y/x){\displaystyle \operatorname {atan2} (y,x)=\operatorname {atan} (y/x)}للقيم الموجبة لـx.{\displaystyle x.}لكن هذا عكس ترتيب المكونات التقليدي للأعداد المركبة،z=x+أناy،{\displaystyle z=x+iy,}أو كإحداثيات(يكررz،أناz).{\displaystyle (\operatorname {Re} z،\operatorname {Im} z).}انظر قسم التعريف والحساب .

اختارت بعض لغات البرمجة الأخرى (انظر قسم " تحقيقات الدالة في لغات الحاسوب الشائعة ") الترتيب المعاكس. على سبيل المثال، يستخدم برنامج مايكروسوفت إكسلAtan2(x،y)،{\displaystyle \operatorname {Atan2} (x,\,y),}يستخدم برنامج OpenOffice Calcarctan2(x،y)،{\displaystyle \operatorname {arctan2} (x,\,y),}ويستخدم برنامج MathematicaArcTan[x،y]،{\displaystyle \operatorname {ArcTan} [x,y],}يتم استخدام دالة الظل العكسي ذات الوسيط الواحد افتراضياً إذا تم استدعاؤها بوسيط واحد.

التعريف والحساب

تقوم الدالة atan2 بحساب الوسيط الرئيسي للعدد المركب x+أناy{\displaystyle x+iy}وهو أيضاً الجزء التخيلي من القيمة الرئيسية للوغاريتم المركب . أي، atan2(y،x)=arg(x+أناy)=أناسجل(x+أناy).{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {atan2} (y,x)&=\operatorname {arg} (x+iy)\\&=\operatorname {Im} \operatorname {log} (x+iy).\end{aligned}}}

إضافة أي مضاعف صحيح لـ2π{\displaystyle 2\pi }( المقابلة للدورات الكاملة حول نقطة الأصل) تعطي وسيطًا آخر من نفس العدد المركب، ولكن الوسيط الرئيسي يُعرَّف على أنه الزاوية التمثيلية الوحيدة في الفترة(-π،π]{\displaystyle (-\pi ,\pi ]} .

بدلالة دالة الظل العكسي القياسية، التي صورتها هي (-12π،12π){\displaystyle \left({-{\tfrac {1}{2}}\pi },{\tfrac {1}{2}}\pi \right)}، يمكن التعبير عن دالةatan2 بشكل مجزأ : atan2(y،x)={دالة الظل العكسي(yx)لو x>0،دالة الظل العكسي(yx)+πلو x<0 و y0،دالة الظل العكسي(yx)-πلو x<0 و y<0،+π2لو x=0 و y>0،-π2لو x=0 و y<0،غير محددلو x=0 و y=0.{\displaystyle \operatorname {atan2} (y,x)={\begin{cases}\arctan \left({\frac {y}{x}}\right)&{\text{إذا كان }}x>0,\\[5mu]\arctan \left({\frac {y}{x}}\right)+\pi &{\text{إذا كان }}x<0{\text{ و }}y\geq 0,\\[5mu]\arctan \left({\frac {y}{x}}\right)-\pi &{\text{إذا كان }}x<0{\text{ و }}y<0,\\[5mu]+{\frac {\pi }{2}}&{\text{إذا كان }}x=0{\text{ و }}y>0,\\[5mu]-{\frac {\pi }{2}}&{\text{إذا }}x=0{\text{ و }}y<0,\\[5mu]{\text{غير معرف}}&{\text{إذا }}x=0{\text{ و }}y=0.\end{cases}}}

يمكن حساب ظل نصف الزاوية بدلالة الإحداثيات x و y ونصف القطر r .

في الحالات التي تكون فيها دالة atan2 غير متاحة أو غير ملائمة للاستخدام، وحيث يكون تقليل عدد الحالات التي يجب مراعاتها أمرًا مهمًا (على سبيل المثال، بالنسبة للحسابات المتجهة على وحدة معالجة الرسومات)، يمكن أن يكون من المفيد حساب atan2 من خلال صيغة نصف زاوية الظل : [ 3 ]

atan2(y،x)=2دالة الظل العكسي(yx2+y2+x)،{\displaystyle \operatorname {atan2} (y,x)=2\arctan \left({\frac {y}{\textstyle {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}+x}}\right),} إلا في حالة أنx<0{\displaystyle x<0}وy=0{\displaystyle y=0}، عندما يكون atan2 مساوياً لـ وفقاً للاتفاقيةπ{\displaystyle \pi } .

المشتق

بما أن الدالة atan2 هي دالة لمتغيرين، فإن لها مشتقتين جزئيتين . عند النقاط التي توجد عندها هاتان المشتقتان، تكون atan2 ، باستثناء ثابت، مساوية لـ arctan( y / x ) . وبالتالي، xatan2(y،x)=xدالة الظل العكسي(yx)=-yx2+y2،yatan2(y،x)=yدالة الظل العكسي(yx)=xx2+y2.{\displaystyle {\begin{aligned}&{\frac {\partial }{\partial x}}\operatorname {atan2} (y,\,x)={\frac {\partial }{\partial x}}\arctan \left({\frac {y}{x}}\right)=-{\frac {y}{x^{2}+y^{2}}},\\[5pt]&{\frac {\partial }{\partial y}}\operatorname {atan2} (y,\,x)={\frac {\partial }{\partial y}}\arctan \left({\frac {y}{x}}\right)={\frac {x}{x^{2}+y^{2}}}.\end{aligned}}} هذان المشتقان الجزئيان هما إحداثيات التدرج .

إن تمثيل الدالة atan2 بشكل غير رسمي كدالة الزاوية θ ( x , y ) = atan2( y , x ) (والتي لا تُعرف إلا حتى ثابت) ينتج عنه الصيغة التالية للتفاضل الكلي : دθ=xatan2(y،x)دx+yatan2(y،x)دy=-yx2+y2دx+xx2+y2دy.{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} \theta &={\frac {\partial }{\partial x}}\operatorname {atan2} (y,\,x)\,\mathrm {d} x+{\frac {\partial }{\partial y}}\operatorname {atan2} (y,\,x)\,\mathrm {d} y\\[5pt]&=-{\frac {y}{x^{2}+y^{2}}}\,\mathrm {d} x+{\frac {x}{x^{2}+y^{2}}}\,\mathrm {d} y.\end{aligned}}}

بينما تكون الدالة atan² غير متصلة على طول المحور السيني السالب ، مما يعكس حقيقة أن الزاوية لا يمكن تعريفها بشكل متصل، فإن هذه المشتقة معرفة بشكل متصل باستثناء نقطة الأصل، مما يعكس حقيقة أنه يمكن تعريف التغيرات المتناهية الصغر (والمحلية بالفعل) في الزاوية في كل مكان باستثناء نقطة الأصل. ويعطي تكامل هذه المشتقة على طول مسار ما التغير الكلي في الزاوية على طول هذا المسار، بينما يعطي التكامل على مسار مغلق عدد اللفات .

في لغة الهندسة التفاضلية ، تُعدّ هذه المشتقة شكلاً تفاضلياً من الدرجة الأولى ، وهي مغلقة (مشتقتها تساوي صفرًا) ولكنها ليست تامة (فهي ليست مشتقة شكل تفاضلي من الدرجة الصفرية، أي ليست دالة)، وفي الواقع، تُولّد أول تماثل دي رام للمستوى المثقوب . هذا هو أبسط مثال على هذا الشكل، وهو أساسي في الهندسة التفاضلية.

لا تحتوي المشتقات الجزئية لـ atan2 على دوال مثلثية ، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في العديد من التطبيقات (مثل الأنظمة المدمجة) حيث يمكن أن تكون الدوال المثلثية مكلفة في التقييم.

الرسوم التوضيحية

atan2 للأشعة المختارة

يوضح هذا الشكل قيم دالة atan2 على امتداد أشعة مختارة من نقطة الأصل، والمُشار إليها عند دائرة الوحدة . تظهر القيم، بالراديان، داخل الدائرة. يستخدم الرسم التخطيطي الاصطلاح الرياضي القياسي الذي ينص على أن الزوايا تزداد عكس اتجاه عقارب الساعة من الصفر على طول الشعاع إلى اليمين. لاحظ أن ترتيب الوسائط معكوس؛ حيث تحسب الدالة atan2( y , x ) الزاوية المقابلة للنقطة ( x , y ) .

مقارنة بين دالتي arctan و atan2

يوضح هذا الشكل قيمدالة الظل العكسي(لون برونزي(θ)){\displaystyle \arctan(\tan(\theta ))}جنبا إلى جنب معatan2(الخطيئة(θ)،كوس(θ)){\displaystyle \operatorname {atan2} (\sin(\theta ),\cos(\theta ))}ل0θ2π{\displaystyle 0\leq \theta \leq 2\pi }كلا الدالتين فرديتان ودوريتان بفترات زمنية.π{\displaystyle \pi }و2π{\displaystyle 2\pi }وبالتالي يمكن استكمالها بسهولة إلى أي منطقة من القيم الحقيقية لـθ{\displaystyle \theta }يمكن للمرء أن يرى بوضوح آثار قطع الفروعatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }-وظيفة فيθ=π{\displaystyle \theta =\pi }و مندالة الظل العكسي{\displaystyle \arctan }-وظيفة فيθ{π2،3π2}{\displaystyle \theta \in {\bigl \{}{\tfrac {\pi }{2}},\;{\tfrac {3\pi }{2}}{\bigr \}}}[ 4 ]

يُظهر الشكلان أدناه عرضين ثلاثيي الأبعاد للدالة atan2( y , x ) والدالة arctan( y / x ) على التوالي ، وذلك على منطقة من المستوى. لاحظ أنه بالنسبة للدالة atan2( y , x ) ، فإن الأشعة في المستوى x / y المنبثقة من نقطة الأصل لها قيم ثابتة، بينما بالنسبة للدالة arctan( y / x ) ، فإن الخطوط في المستوى x / y المارة بنقطة الأصل لها قيم ثابتة. عندما تكون x > 0 ، يُعطي الشكلان قيمًا متطابقة.

متطابقة مجموع وفرق الزوايا

مجموع أو فرق زوايا متعددة يتم حسابه بواسطةatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }يمكن حسابها بدلاً من ذلك عن طريق تركيبها كأعداد مركبة . بالنظر إلى زوجين من الإحداثيات(x1،y1){\displaystyle (x_{1},y_{1})}و(x2،y2){\displaystyle (x_{2},y_{2})}، زواياها من الموجبx{\displaystyle x}سيتم تركيب المحاور (وضرب الأطوال) إذا تم التعامل معها كأعداد مركبة ثم ضربها معًا ،(x1+أناy1)(x2+أناy2)={\displaystyle (x_{1}+iy_{1})(x_{2}+iy_{2})={}}(x1x2-y1y2)+أنا(y1x2+x1y2){\displaystyle (x_{1}x_{2}-y_{1}y_{2})+i(y_{1}x_{2}+x_{1}y_{2})}. يمكن إيجاد الزاوية الناتجة باستخدام معادلة واحدةatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }العملية ، طالما أن الزاوية الناتجة تقع في(-π،π]{\displaystyle (-\pi ,\pi ]} : atan2(y1،x1)±atan2(y2،x2)=atan2(y1x2±x1y2،x1x2y1y2)،{\displaystyle \operatorname {atan2} (y_{1},x_{1})\pm \operatorname {atan2} (y_{2},x_{2})=\operatorname {atan2} (y_{1}x_{2}\pm x_{1}y_{2},x_{1}x_{2}\mp y_{1}y_{2}),} وينطبق الأمر نفسه على أكثر من زوجين من الإحداثيات. إذا تقاطعت الزاوية المركبة مع السالبx{\displaystyle x}المحور - (أي يتجاوز النطاق )(-π،π]{\displaystyle (-\pi ,\pi ]}) ، ثم يمكن حساب عدد التقاطعات والمضاعف الصحيح المناسب لـ2π{\displaystyle 2\pi }تمت إضافتها إلى النتيجة النهائية لتصحيحها.

تُستخدم صيغة الفرق هذه بشكل متكرر في الممارسة العملية لحساب الزاوية بين متجهين مستويين ، لأن الزاوية الناتجة تكون دائمًا في النطاق (-π،π]{\displaystyle (-\pi ,\pi ]} .

اصطلاحات الشرق عكس اتجاه عقارب الساعة، والشمال مع اتجاه عقارب الساعة، والجنوب مع اتجاه عقارب الساعة، إلخ.

الatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }صُممت هذه الدالة في الأصل وفقًا للاتفاقية الرياضية البحتة التي يمكن تسميتها باتجاه الشرق عكس عقارب الساعة . مع ذلك، في التطبيقات العملية، غالبًا ما تكون اتفاقيات اتجاه الشمال مع عقارب الساعة واتجاه الجنوب مع عقارب الساعة هي السائدة. في علوم الغلاف الجوي، على سبيل المثال، يمكن حساب اتجاه الرياح باستخدامatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }[ 5 ] يمكن حساب زاوية السمت الشمسي باستخدام مركبتي متجه الرياح الشرقية والشمالية كمعاملات. يُحدد اتجاه الرياح عادةً باتجاه الشمال مع عقارب الساعة، بينما تستخدم زاوية السمت الشمسي كلا الاصطلاحين الشمالي والجنوبي مع عقارب الساعة على نطاق واسع. [ 6 ] يمكن تحقيق هذه الاصطلاحات المختلفة عن طريق تبديل مواقع وإشارات وسيطي x و y كما يلي:

  • atan2(y،x)،{\displaystyle \operatorname {atan2} (y,\,x),\;\;\;\;\;}(اتفاقية الشرق-عكس اتجاه عقارب الساعة)
  • atan2(x،y)،{\displaystyle \operatorname {atan2} (x,\,y),\;\;\;\;\;}(اتفاقية اتجاه عقارب الساعة)
  • atan2(-x،-y){\displaystyle \operatorname {atan2} ({-x},\,{-y})}(اتفاقية اتجاه عقارب الساعة من الجنوب)

على سبيل المثال، لنفترضx0=32{\textstyle x_{0}={\frac {\sqrt {3}}{2}}}وy0=12{\textstyle y_{0}={\frac {1}{2}}}ثم يعطي تنسيق الشرق عكس اتجاه عقارب الساعةatan2(y0،x0)180π=30{\textstyle \operatorname {atan2} (y_{0},x_{0})\cdot {\frac {180^{\circ }}{\pi }}=30^{\circ }}، يعطي التنسيق باتجاه الشمال مع عقارب الساعةatan2(x0،y0)180π=60{\textstyle \operatorname {atan2} (x_{0},y_{0})\cdot {\frac {180^{\circ }}{\pi }}=60^{\circ }}ويعطي التنسيق الجنوبي باتجاه عقارب الساعةatan2(-x0،-y0)180π=-120{\textstyle \operatorname {atan2} (-x_{0},-y_{0})\cdot {\frac {180^{\circ }}{\pi }}=-120^{\circ }}.

يمكن أن يؤدي تغيير إشارة وسيطي x و/أو y و/أو تبديل مواقعهما إلى إنشاء 8 اختلافات محتملة لـatan2{\displaystyle \operatorname {atan2} }الوظيفة، ومن المثير للاهتمام أنها تتوافق مع 8 تعريفات محتملة للزاوية، وهي: في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة بدءًا من كل اتجاه من الاتجاهات الأصلية الأربعة ، الشمال والشرق والجنوب والغرب.

تطبيقات الوظيفة في لغات البرمجة الشائعة

يختلف تنفيذ هذه الوظيفة من لغة برمجة إلى أخرى.

ال(يكرر،أنا){\displaystyle (\operatorname {Re} ,\operatorname {Im} )}يتم استخدام هذا الاصطلاح (معكوسًا بالنسبة للاصطلاح المستخدم في المناقشة أعلاه) بواسطة:

  • في مايكروسوفت إكسل ، [ 7 ] وأوبن أوفيس.أورج كالك ، وليبر أوفيس كالك ، [ 8 ] وجوجل سبريد شيتس ، [ 9 ] وآي وورك نمبرز ، [ 10 ] تحتوي دالة الظل العكسي ذات الوسيطين على وسيطين بالتسلسل القياسي.(يكرر،أنا){\displaystyle (\operatorname {Re} ,\operatorname {Im} )}.
  • في برنامج Mathematica ، يُستخدم هذا الشكل عندما يُعطي الشكل ذو المعامل الواحد دالة الظل العكسي العادية. ويصنف برنامج Mathematica هذا التعبير على أنه غير محدد.ArcTan[x,y]ArcTan[0,0]
  • في معظم الآلات الحاسبة البيانية من نوع TI (باستثناء TI-85 و TI-86 )، تُسمى الدالة المكافئة R►Pθ ولها الوسائط التالية(يكرر،أنا){\displaystyle (\operatorname {Re} ,\operatorname {Im} )}.
  • في الآلة الحاسبة TI-85، يتم استدعاء الدالة argangle(x,y) ، وعلى الرغم من أنها تبدو وكأنها تأخذ وسيطين، إلا أنها في الواقع تحتوي فقط على وسيط مركب واحد يتم الإشارة إليه بزوج من الأرقام: x + iy = ( x , y ) .

ال(أنا،يكرر){\displaystyle (\operatorname {Im} ,\operatorname {Re} )}يستخدم هذا الاصطلاح من قبل:

  • صُممت دالة C atan2، ومعظم تطبيقات الحاسوب الأخرى، لتقليل الجهد المبذول في تحويل الإحداثيات الديكارتية إلى الإحداثيات القطبية، ولذلك تُعرّف دائمًا atan2(0, 0). في التطبيقات التي لا تحتوي على صفر مُوَقَّع ، أو عند إعطاء وسائط صفرية موجبة، يُعرَّف عادةً على أنه 0. وستُعيد دائمًا قيمة في النطاق [ −π , π ] بدلاً من إظهار خطأ أو إرجاع NaN (ليس رقمًا).
  • في لغة Common Lisp ، حيث توجد وسائط اختيارية، atanتسمح الدالة بتوفير الإحداثي x بشكل اختياري : . [ 11 ](atan y x)
  • في لغة جوليا ، الوضع مشابه للغة كومون ليسب: فبدلاً من استخدام atan2دالة واحدة، تحتوي اللغة على صيغة ذات مُعامل واحد وصيغة ذات مُعاملين atan. [ 12 ] ومع ذلك، فهي تحتوي على أكثر من دالتين، مما يسمح بتحسين الأداء بشكل كبير أثناء وقت الترجمة . [ 13 ]
  • يستخدم برنامج Mathcad ترتيب الوسائط atan2(x, y). atan2(0, 0)غير محدد. [ 14 ]
  • بالنسبة للأنظمة التي تُنفذ الأصفار الموقعة ، أو اللانهاية ، أو القيم غير الرقمية (على سبيل المثال، نظام الفاصلة العائمة IEEE )، من الشائع تنفيذ امتدادات معقولة قد تُوسع نطاق القيم المُنتجة ليشمل و-0 عندما تكون y = -0 . وقد تُعيد هذه الامتدادات أيضًا قيمة NaN أو تُثير استثناءً عند تمرير وسيط NaN إليها.
  • في لغة التجميع الخاصة ببنية Intel x86 ، تُعرف هذه العملية باسم تعليمة (الظل العكسي الجزئي للأعداد العشرية). [ 15 ] يمكنها التعامل مع القيم اللانهائية، وتقع نتائجها في الفترة المغلقة [ −π , π ] ، على سبيل المثال = + π /2 لقيم x المحدودة . وبالتحديد، تُعرَّف هذه العملية عندما يكون كلا الوسيطين يساوي صفرًا.atan2FPATANatan2(∞, x)FPATAN
    • atan2(+0, +0)= +0;
    • atan2(+0, −0)= + π ;
    • atan2(−0, +0)= −0;
    • atan2(−0, −0)= π .
    يرتبط هذا التعريف بمفهوم الصفر الموقّع .
  • في الكتابات الرياضية الأخرى غير شفرة المصدر ، كالكتب والمقالات، استُخدمت الرموز Arctan [ 16 ] و Tan −1 [ 17 ] ؛ وهي صيغ مُعدّلة بحروف كبيرة من الرموز العادية arctan و tan −1 . يتوافق هذا الاستخدام مع ترميز الوسيط المركب ، بحيث يكون Atan( y , x ) = Arg( x + iy ) .
  • في آلات حاسبة HP ، تعامل مع الإحداثيات كعدد مركب ثم خذ ARG. أو << C->R ARG >> 'ATAN2' STO.
  • في الآلات الحاسبة العلمية، يمكن في كثير من الأحيان حساب الدالة على أنها الزاوية المعطاة عند تحويل ( x ، y ) من الإحداثيات المستطيلة إلى الإحداثيات القطبية .
  • عادةً ما تُرجع الأنظمة التي تدعم الرياضيات الرمزية قيمة غير محددة لـ atan2(0, 0) أو تشير بطريقة أخرى إلى حدوث حالة غير طبيعية.
  • تحتوي مكتبة الرياضيات المجانية FDLIBM (مكتبة LIBM القابلة للتوزيع مجانًا) المتوفرة من netlib على شفرة مصدرية توضح كيفية تنفيذها atan2، بما في ذلك التعامل مع القيم الاستثنائية المختلفة لـ IEEE.
  • بالنسبة للأنظمة التي لا تحتوي على مُضاعِف مادي، يمكن تنفيذ الدالة atan2 بطريقة موثوقة عدديًا باستخدام طريقة CORDIC . لذا، من المرجح أن تختار تطبيقات atan( y ) حساب atan2( y , 1) .

انظر أيضاً

مراجع

  1. "حجة العدد المركب" (ملف PDF) . معهد سانتا كروز لفيزياء الجسيمات. شتاء 2011.
  2. أورغانيك، إليوت آي. (1966). مدخل إلى لغة فورتران 4. أديسون-ويسلي. ص 42. توفر بعض المعالجات أيضًا دالة المكتبة المسماة ATAN2، وهي دالة ذات وسيطين (المقابل والمجاور). 
  3. كوساكا، تاكاشي؛ تاناكا، تاكايوكي (2022). "طرق تقريبية سريعة ودقيقة لحسابات الدوال المثلثية ودالة الظل العكسي لأجهزة الكمبيوتر منخفضة الأداء". إلكترونيات . 11 (15) 2285.
  4. "وولف يونغ: ماندل، برنامج للديناميكيات المعقدة" . www.mndynamics.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2018 .
  5. "مرجع سريع لاتجاه الرياح" . مختبر رصد الأرض التابع للمركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) وجامعة أبحاث الغلاف الجوي (UCAR).
  6. تشانغ، تايبينغ؛ ستاكهاوس، بول دبليو؛ ماكفرسون، برادلي؛ ميكوفيتز، جيه. كولين (2021). "صيغة سمت شمسي تجعل المعالجة الظرفية غير ضرورية دون المساس بالدقة الرياضية: الإعداد الرياضي والتطبيق وتوسيع صيغة تستند إلى النقطة تحت الشمسية ودالة atan2" . الطاقة المتجددة . 172 : 1333-1340 . Bibcode : 2021REne..172.1333Z . doi : 10.1016/j.renene.2021.03.047 . S2CID 233631040 . 
  7. "طريقة Atan2 في مايكروسوفت إكسل" . مايكروسوفت. 14 يونيو 2014.
  8. "LibreOffice Calc ATAN2" . Libreoffice.org.
  9. "الدوال والصيغ - مساعدة محرري المستندات" . support.google.com .
  10. "قائمة الدوال المثلثية للأعداد" . أبل.
  11. "CLHS: Function ASIN, ACOS, ATAN" . LispWorks.
  12. "الرياضيات · لغة جوليا" . docs.julialang.org .
  13. "الأسئلة الشائعة · لغة جوليا" . docs.julialang.org .
  14. "مساعدة Mathcad - الزوايا القطبية" . PTC.
  15. دليل مطوري برامج معمارية إنتل IA-32. المجلد 2أ: مرجع مجموعة التعليمات، AM، 2004.
  16. برجر، فيلهلم؛ بورج، مارك جيه. (7 يوليو 2010). مبادئ معالجة الصور الرقمية: التقنيات الأساسية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-1-84800-191-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2018 عبر كتب جوجل.
  17. جليسون، تيلدون هـ. (18 فبراير 2011). مقدمة في تحليل وتصميم الدوائر . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 9789048194438تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2018 عبر كتب جوجل.

تطبيقات/أكواد أخرى لـ atan2

  • "الاتجاه بين نقطتين" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2022 .
  • "الظل العكسي والإحداثيات القطبية" . مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 21 فبراير 2022 .
  • "ما هو 'Arccos'؟" . مؤرشف من الأصل في 6 سبتمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 21 فبراير 2022 .

ملحوظات