【C言語】逆三角関数(asin, acos, atan)の計算方法についてわかりやすく解説

double asin(double x);

double acos(double x);

double atan(double x);

double atan2(double y, double x);

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 度数法(度)に変換するための関数
double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

int main(void) {
    // サイン値0.5に対応する角度を求める
    double s = 0.5;
    
    // asinでラジアンを取得
    double rad = asin(s);
    
    // 度に変換
    double deg = rad_to_deg(rad);

    printf("sin(theta) = %f のとき\n", s);
    printf("theta (rad) = %f\n", rad);  // ラジアンで表示
    printf("theta (deg) = %f\n", deg);  // 度で表示

    return 0;
}

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

int main(void) {
    double c = 0.5;              // cos値

    double rad = acos(c);        // ラジアンで角度を取得
    double deg = rad_to_deg(rad);

    printf("cos(theta) = %f のとき\n", c);
    printf("theta (rad) = %f\n", rad);
    printf("theta (deg) = %f\n", deg);

    return 0;
}

cos(theta) = 0.500000 のとき
theta (rad) = 1.047198
theta (deg) = 60.000000

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

int main(void) {
    double t = 1.0;          // tan値

    double rad = atan(t);    // ラジアンで角度を取得
    double deg = rad_to_deg(rad);

    printf("tan(theta) = %f のとき\n", t);
    printf("theta (rad) = %f\n", rad);
    printf("theta (deg) = %f\n", deg);

    return 0;
}

tan(theta) = 1.000000 のとき
theta (rad) = 0.785398
theta (deg) = 45.000000

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

int main(void) {
    float s_f = 0.5f;                  // floatのサイン値

    // asinfを使う方法(結果もfloat)
    float rad_f = asinf(s_f);

    // asin(double)を使い、キャストする方法
    double rad_d = asin((double)s_f);  // doubleで計算
    float  rad_f2 = (float)rad_d;      // floatに変換

    printf("asinf での結果 (rad) = %f\n", rad_f);
    printf("asin + キャストでの結果 (rad) = %f\n", rad_f2);
    printf("度に変換した結果 (deg) = %f\n", rad_to_deg(rad_d));

    return 0;
}

asinf での結果 (rad) = 0.523599
asin + キャストでの結果 (rad) = 0.523599
度に変換した結果 (deg) = 30.000000

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

// ラジアン → 度
double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

// 度 → ラジアン
double deg_to_rad(double deg) {
    return deg * (M_PI / 180.0);
}

int main(void) {
    double deg = 45.0;
    double rad = deg_to_rad(deg);

    printf("%f 度 = %f ラジアン\n", deg, rad);
    printf("%f ラジアン = %f 度\n", rad, rad_to_deg(rad));

    return 0;
}

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

int main(void) {
    // 例としてベクトル(3, 4)の方向角を求める
    double x = 3.0;
    double y = 4.0;

    // atan2(y, x)で方向角(ラジアン)を取得
    double rad = atan2(y, x);
    double deg = rad_to_deg(rad);

    printf("ベクトル(%f, %f) の方向角:\n", x, y);
    printf("theta (rad) = %f\n", rad);
    printf("theta (deg) = %f\n", deg);

    return 0;
}

ベクトル(3.000000, 4.000000) の方向角:
theta (rad) = 0.927295
theta (deg) = 53.130102

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

int main(void) {
    // 2点の座標
    double x1 = 1.0, y1 = 2.0;
    double x2 = 5.0, y2 = 7.0;

    // 差分ベクトル(deltaX, deltaY)
    double dx = x2 - x1;
    double dy = y2 - y1;

    // 2点を結ぶ直線の方向角
    double rad = atan2(dy, dx);
    double deg = rad_to_deg(rad);

    printf("点(%f, %f) から 点(%f, %f) への方向:\n", x1, y1, x2, y2);
    printf("dx = %f, dy = %f\n", dx, dy);
    printf("theta (rad) = %f\n", rad);
    printf("theta (deg) = %f\n", deg);

    return 0;
}

点(1.000000, 2.000000) から 点(5.000000, 7.000000) への方向:
dx = 4.000000, dy = 5.000000
theta (rad) = 0.896055
theta (deg) = 51.340192

#define _USE_MATH_DEFINES // M_PIを有効にするための定義
#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 度 ⇔ ラジアン変換
double rad_to_deg(double rad) {
    return rad * (180.0 / M_PI);
}

double deg_to_rad(double deg) {
    return deg * (M_PI / 180.0);
}

int main(void) {
    double deg_input = 30.0;              // 入力角度(度)
    double rad = deg_to_rad(deg_input);   // ラジアンに変換

    // 三角関数でx, y成分を求める(単位円を想定)
    double x = cos(rad);                  // x成分
    double y = sin(rad);                  // y成分

    // 逆三角関数で角度を復元(ベクトルの方向角)
    double rad_back = atan2(y, x);
    double deg_back = rad_to_deg(rad_back);

    printf("入力角度(度) = %f\n", deg_input);
    printf("ラジアン      = %f\n", rad);
    printf("cos = %f, sin = %f\n", x, y);
    printf("atan2 から求めた角度(度) = %f\n", deg_back);

    return 0;
}

入力角度(度) = 30.000000
ラジアン      = 0.523599
cos = 0.866025, sin = 0.500000
atan2 から求めた角度(度) = 30.000000