【Excel】DEGREES関数とRADIANS関数

角度の測り方（度数法と弧度法）

図のように、任意の半径の円周上に動点 $P$ をとります。
 

基準線 $OX$ の位置から測った線分 $OP$ の 反時計回りの回転量 $\theta$ を 角度 (angle) と定義します。$OP$ が $1$ 周回って $OX$ に一致したときの回転量を ${360}^{\circ }$ であるとします。つまり $1$ 周分の回転量を 360 個の単位（度）に分割します。このような測り方を 度数法 (Degree measure) といいます。$2$ 周すると角度は ${720}^{\circ }$ となります。半周ならば ${180}^{\circ }$ です。$1/4$ 周のときは
 $$\theta =\frac{{360}^{\circ }}{4}={90}^{\circ }$$
となり、これは直角と呼ばれます。同様に $1/8$ 周、$1/6$ 周、$1/12$ 周はそれぞれ
 $$\begin{array}{r}\theta =\frac{{360}^{\circ }}{8}={45}^{\circ }\\ \theta =\frac{{360}^{\circ }}{6}={60}^{\circ }\\ \theta =\frac{{360}^{\circ }}{12}={30}^{\circ }\end{array}$$
となります。
 

${30}^{\circ },{45}^{\circ },{60}^{\circ },{90}^{\circ }$ は三角形の問題などでよく用いられます。
 
下図のように単位円（半径 $1$ の円）上の点 $X$ と中心点 $O$ を結ぶ線分を引いて基準線とします（座標系では $x$ 軸に相当します）。
 

 
そして任意の円周上の点 $P$ と中心点を結んだ線分 $OP$ が $OX$ となす角度 $\theta$ を 弧 $PX$ の長さ ($=l$) によって定義します ($\theta =l$)。このような角度の測り方を弧度法とよびます。

円周の長さは $2\pi$ となるので、
 $$\mathrm{円}\mathrm{周}\mathrm{の}\mathrm{中}\mathrm{心}\mathrm{角}=2\pi \simeq 6.283$$
となります。円を 2 等分すれば半円の中心角は
 $$\theta =\frac{2\pi }{2}=\pi \simeq 3.141$$
となり、 四等分したときの扇形の中心角（すなわち直角）は
 $$\theta =\frac{2\pi }{4}=\frac{\pi }{2}\simeq 1.571$$
と表せます。一般に円周を $n$ 等分したときの扇形の中心角は
 $$\theta =\frac{2\pi }{n}$$
によって表されます。
 

弧度法で表された角度は半円を基準に考えると、大きさのイメージをつかむことができます。たとえば $\theta =\pi /10$ は半円を $10$ 分割しているということです。
 
弧長 $l=1$ を弧度法における基本単位 ラジアン（radian）と定義します。度数法においては円周の中心角は 360°ですから、ラジアンとの間に
 $$2\pi ={360}^{\circ }$$
の関係があります。つまり
 $$\pi ={180}^{\circ },\frac{\pi }{2}={90}^{\circ },\frac{\pi }{3}={60}^{\circ },\frac{\pi }{4}={45}^{\circ },\frac{\pi }{6}={30}^{\circ }$$
というような関係があります。また
 $$\begin{array}{rl}& 1[\mathrm{rad}]={\frac{180}{\pi }}^{\circ }={57.2958}^{\circ }\\ & 1^{\circ }=\frac{\pi }{180}[\mathrm{rad}]=0.017453[\mathrm{rad}]\end{array}$$
というような変換対応になっています。

任意の半径 $r$ の円を考えるとき、円周の長さは半径に比例しますから、角度 $\theta$ の中心角をもつ扇形の弧長は
 $$l=r\theta$$
となります。よって半径 $r$ の円の角度を弧度法で測るときは、
 $$\theta =\frac{l}{r}$$
と計算できます。三角関数などでは角度に正負の符号をつける場合もあります。点 $OP$ を基準線 $OX$ から反時計回りに測った角度を正、時計回りに測った角度を負と定めています。
 

たとえば上図の例では反時計回りに測ると $3\pi /2$ となりますが、時計回りに測ると $-\pi /2$ と表記できます。
 
$X$ を始点に $P$ が反時計回りに一周したときの角度は $2\pi$ と表記されますが、
 $$\theta =2n\pi +\alpha$$
によって $2\pi$ を超える角度を定義することもできます。$n$ は周回番号で、$n=1$ のときは一周すなわち $2\pi ,n=2$ のときは二周すなわち $4\pi$ を表します。$\alpha$ は $OP$ と $OX$ の位置関係を表す角度です。

【Excel】DEGREES 関数

Excel の DEGREES 関数はラジアンで表された角度を受け取って、度数法の角度に変換します。1ラジアンが度数法で何度なのかを確認してみましょう。セルに

=DEGREES(1)

と入力すると、57.29577951 が返ります。1 ラジアンは 60°弱ぐらいに覚えておくと感覚を掴みやすいです。さきほどの説明の復習も兼ねて、$\pi$ ラジアンが何度になるかを計算してみましょう。円周率の近似値は PI() 関数で得られるので、

=DEGREES(PI())

と入力します。もちろん、戻り値は 180 ですね。$\pi /4$ ラジアンも確認しておきましょう。

=DEGREES(PI()/4)

と入力すると、45 が返ってきます。数値計算上の細かい話をすると、PI() 関数は円周率の 15 桁の近似値に過ぎないので、本来なら DEGREES(PI()) や DEGREES(PI()/4) がきれいな整数値を返すことはなく、若干の誤差を伴うはずです。しかし、Excel は PI() の特定分割値を DEGREES() に渡したときに整数値を返すように内部処理してくれます。

【Excel】RADIANS 関数

Excel の RADIANS 関数は度数法で表された角度を受け取って、ラジアンの角度に変換します。たとえば、

=RADIANS(180)

と入力すると、3.14159265358979 が返ります。これは PI 関数が返す円周率の近似値と同じ値です。実際、

=RADIANS(180)-PI()

と入力すると 0 を返します。同様に、

=RADIANS(90)

は 1.57079632679490 となりますが、これも PI()/2 と同じ値です。