【C】标准库中 atan, atan2 有什么不同

发布时间 2023-06-18 11:19:22作者: 徐大树
一. 最直接的不同是 atan 只接收一个参数, atan2 可以接收两个参数。
二. 两者的值域也不一样:
  1. 对于tan(θ) = y / x:
    θ = ATan(y / x)求出的θ取值范围是[-PI/2, PI/2]。
    θ = ATan2(y, x)求出的θ取值范围是[-PI, PI]。
    • 当 (x, y) 在第一象限, 0 < θ < PI/2.
    • 当 (x, y) 在第二象限 PI/2 < θ≤PI.
    • 当 (x, y) 在第三象限, -PI < θ < -PI/2.
    • 当 (x, y) 在第四象限, -PI/2 < θ < 0.
  2. 当点(x, y)在象限的边界也就是坐标轴上时:
    • 当 y 是 0,x 为非负值, θ = 0.
    • 当 y 是 0, x 是 负值, θ = PI.
    • 当 y 是 正值, x 是 0, θ = PI/2.
    • 当 y 是 负值, x 是 0, θ = -PI/2.
  3. 由此可知,一般情况下用ATan即可,当对所求出角度的取值范围有特殊要求时,应使用ATan2。
 
对于值域的进一步解释:
 
atan2(a,b)是4象限反正切,它的取值不仅取决于正切值a/b,还取决于点 (b, a) 落入哪个象限:
   当点(b, a) 落入第一象限时,atan2(a,b)的范围是 0 ~ pi/2;
 当点(b, a) 落入第二象限时,atan2(a,b)的范围是 pi/2 ~ pi;
   当点(b, a) 落入第三象限时,atan2(a,b)的范围是 -pi~-pi/2;
 当点(b, a) 落入第四象限时,atan2(a,b)的范围是 -pi/2~0
 
而 atan(a/b) 仅仅根据正切值为a/b求出对应的角度 (可以看作仅仅是2象限反正切):
   当 a/b > 0 时,atan(a/b)取值范围是 0 ~ pi/2;
   当 a/b < 0 时,atan(a/b)取值范围是 -pi/2~0
 
故 atan2(a,b) = atan(a/b) 仅仅发生在 点 (b, a) 落入第一象限 (b>0, a>0)或 第四象限(b>0, a<0)。当点 (b, a) 落入第二、三象限时,很显然atan2(a,b) 不等于 atan(a/b) ,并且atan2(a,b)也不可能等于 2*atan(a/b) 。这是因为,假如点 (b, a) 落入第二象限,则 a/b<0,  故atan(a/b)取值范围始终是 -pi/2~0,2*atan(a/b) 的取值范围是-pi~0,然而,atan2(a,b)的范围是 pi/2 ~ pi,故不可能有atan2(a,b) = 2*atan(a/b) 。假如点(b, a) 落入第三象限,则则 a/b>0 , 故 atan(a/b) 取值范围是 0 ~ pi/2,2*atan(a/b) 的取值范围是 0 ~ pi,而此时atan2(a,b)的范围是 -pi~-pi/2,很显然,atan2(a,b) = 2*atan(a/b) 
 
举个最简单的例子,a = 1, b = -1,则 atan(a/b) = atan(-1) = -pi/4, 而 atan2(a,b) = 3*pi/4