Berechnung des Arkustangens (arctan) in C

Einführung

In diesem Labor lernen Sie, wie man die arctan-Funktion (Umkehrfunktion des Tangens) in der C-Programmierung berechnet. Das Labor umfasst drei Hauptphasen: das Einlesen einer reellen Zahl von der Benutzereingabe, die Verwendung der Funktion atan() zur Berechnung des Arkustangens und die Ausgabe des Ergebnisses in Radiant. Am Ende dieses Labors haben Sie ein solides Verständnis dafür, wie trigonometrische Berechnungen mit C durchgeführt werden.

Das Labor beginnt mit der Erklärung, wie man eine reelle Zahl vom Benutzer einliest, was für die Berechnung des Arkustangens unerlässlich ist. Anschließend verwenden Sie die Funktion atan(), um den Arkustangens der eingegebenen Zahl zu berechnen. Schließlich geben Sie das Ergebnis in Radiant aus, sodass Sie die Ausgabe interpretieren können.

Eingabe einer beliebigen reellen Zahl

In diesem Schritt lernen wir, wie man eine reelle Zahl in C zur Berechnung der Arkustangens-Funktion (arctan) einliest.

Erstellen Sie zunächst eine neue C-Quelldatei, um unser Programm zu implementieren:

cd ~/project
nano read_number.c

Fügen Sie nun folgenden Code in die Datei ein:

#include <stdio.h>

int main() {
    double number;

    printf("Geben Sie eine reelle Zahl ein: ");
    scanf("%lf", &number);

    printf("Sie haben eingegeben: %f\n", number);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den Code aufschlüsseln:

• double number; deklariert eine Variable zur Speicherung einer reellen Zahl.
• scanf("%lf", &number); liest eine Fließkommazahl doppelter Genauigkeit (double) von der Benutzereingabe ein.
• printf("Sie haben eingegeben: %f\n", number); zeigt die eingegebene Zahl an.

Kompilieren und führen Sie das Programm aus:

gcc read_number.c -o read_number
./read_number

Beispielausgabe:

Geben Sie eine reelle Zahl ein: 3.14
Sie haben eingegeben: 3.140000

Verwendung der atan()-Funktion

In diesem Schritt modifizieren wir unser vorheriges Programm, um die atan()-Funktion zur Berechnung des Arkustangens der eingegebenen Zahl zu verwenden.

Aktualisieren Sie die Datei read_number.c mit folgendem Code:

cd ~/project
nano read_number.c

Fügen Sie folgenden Inhalt hinzu:

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double number, angle;

    printf("Geben Sie eine reelle Zahl ein: ");
    scanf("%lf", &number);

    angle = atan(number);

    printf("Eingabezahl: %f\n", number);
    printf("Arkustangens (arctan) in Radiant: %f\n", angle);

    return 0;
}

Wichtige Änderungen im Code:

• Hinzufügen von #include <math.h>, um mathematische Funktionen zu verwenden.
• Verwendung der atan()-Funktion zur Berechnung des Arkustangens.
• Hinzufügen einer neuen Variablen angle zur Speicherung des Ergebnisses.
• Ausgabe sowohl der Eingabezahl als auch ihres Arkustangens.

Kompilieren Sie das Programm mit der Mathematik-Bibliothek:

gcc read_number.c -o read_number -lm
./read_number

Beispielausgabe:

Geben Sie eine reelle Zahl ein: 1
Eingabezahl: 1.000000
Arkustangens (arctan) in Radiant: 0.785398

Ausgabe des Winkels in Radiant

In diesem Schritt erweitern wir unser Programm, um detailliertere Ausgaben über den Arkustangens-Winkel in Radiant zu liefern.

Aktualisieren Sie die Datei read_number.c mit folgendem Code:

cd ~/project
nano read_number.c

Fügen Sie folgenden Inhalt hinzu:

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double number, angle;

    printf("Geben Sie eine reelle Zahl ein: ");
    scanf("%lf", &number);

    angle = atan(number);

    printf("Eingabezahl: %f\n", number);
    printf("Arkustangens (arctan) in Radiant: %f\n", angle);
    printf("Winkel in Grad: %f\n", angle * 180.0 / M_PI);

    return 0;
}

Wichtige Änderungen im Code:

• Hinzufügen der Umrechnung von Radiant in Grad mithilfe von angle * 180.0 / M_PI.
• Verwendung der Konstanten M_PI aus math.h für eine präzise Umrechnung.
• Hinzufügen einer zusätzlichen Ausgabezeile, um den Winkel in Grad anzuzeigen.

Kompilieren Sie das Programm:

gcc read_number.c -o read_number -lm
./read_number

Beispielausgabe:

Geben Sie eine reelle Zahl ein: 1
Eingabezahl: 1.000000
Arkustangens (arctan) in Radiant: 0.785398
Winkel in Grad: 45.000000

Zusammenfassung

In diesem Labor haben wir gelernt, wie man eine reelle Zahl von der Benutzereingabe liest und die atan()-Funktion verwendet, um ihren Arkustangens (arctan) in Radiant zu berechnen. Wir begannen mit der Erstellung eines C-Programms, das den Benutzer auffordert, eine reelle Zahl einzugeben, und dann die eingegebene Zahl anzeigten. Anschließend haben wir das Programm modifiziert, um die atan()-Funktion zur Berechnung des Arkustangens der Eingabezahl zu verwenden und das Ergebnis in Radiant auszugeben. Das Labor bot eine schrittweise Anleitung zur Implementierung dieser Funktionalitäten, um ein klares Verständnis des Prozesses zu gewährleisten.