【PHP8.x】tan関数の使い方

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1<?php
2
3/**
4 * 指定された度数のタンジェント（正接）を計算します。
5 * PHPのtan関数はラジアン単位の角度を期待するため、
6 * 度数をラジアンに変換してから計算を行います。
7 *
8 * @param float $degrees 計算したい角度（度数単位、例: 45.0）
9 * @return float 指定された角度のタンジェント値
10 */
11function calculateTangentFromDegrees(float $degrees): float
12{
13    // 度数をラジアンに変換します。
14    // PHPのtan関数は引数としてラジアン単位の角度を必要とします。
15    // deg2rad()関数は度数(degrees)をラジアン(radians)に変換します。
16    $radians = deg2rad($degrees);
17
18    // tan関数を使ってタンジェントを計算します。
19    $tangentValue = tan($radians);
20
21    return $tangentValue;
22}
23
24// --- 使用例 ---
25
26// 例1: 45度のタンジェントを計算
27// tan(45度) は 1 になります。
28$degrees1 = 45.0;
29$result1 = calculateTangentFromDegrees($degrees1);
30echo "{$degrees1}度のタンジェント: " . $result1 . PHP_EOL;
31
32// 例2: 0度のタンジェントを計算
33// tan(0度) は 0 になります。
34$degrees2 = 0.0;
35$result2 = calculateTangentFromDegrees($degrees2);
36echo "{$degrees2}度のタンジェント: " . $result2 . PHP_EOL;
37
38// 例3: 30度のタンジェントを計算
39$degrees3 = 30.0;
40$result3 = calculateTangentFromDegrees($degrees3);
41echo "{$degrees3}度のタンジェント: " . $result3 . PHP_EOL;
42
43// 例4: 90度のタンジェントを計算 (数学的には定義されませんが、非常に大きな値になります)
44$degrees4 = 90.0;
45$result4 = calculateTangentFromDegrees($degrees4);
46echo "{$degrees4}度のタンジェント: " . $result4 . PHP_EOL;
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48// 補足: 直接ラジアンをtan関数に渡す場合
49// M_PI_4 は円周率πを4で割った値で、45度ラジアンに相当します。
50$radiansDirect = M_PI_4; // 45度
51$tangentDirect = tan($radiansDirect);
52echo "円周率π/4 ラジアン (45度) のタンジェント: " . $tangentDirect . PHP_EOL;

PHPのtan関数は、指定された角度のタンジェント（正接）を計算する際に使用されます。この関数は主に数学的な計算や、幾何学、物理学に関連するプログラミングで活用されます。

tan関数の引数 $num は、ラジアン単位の角度を指定する必要があります。引数と戻り値の型はどちらもfloat（浮動小数点数）です。もし度数（例: 45度）で角度を扱いたい場合は、直接tan関数に渡すのではなく、PHPが提供するdeg2rad()関数を使って度数をラジアンに変換してからtan関数に渡す必要があります。これにより、正確なタンジェント値を得ることができます。

提供されたサンプルコードでは、calculateTangentFromDegreesという関数を定義し、度数単位の角度を引数として受け取り、内部でdeg2rad()関数を用いてラジアンに変換後、tan関数でタンジェントを計算してその値を返しています。例えば、45度のタンジェントは1に、0度のタンジェントは0になります。90度のように数学的にタンジェントが定義されない（無限大に近づく）場合、PHPは非常に大きな浮動小数点数を返します。また、M_PI_4（円周率π/4、つまり45度ラジアン）のようなラジアン単位の定数を直接tan関数に渡すことも可能です。

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1<?php
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3/**
4 * 浮動小数点数の比較に用いる許容誤差。
5 * 浮動小数点数は正確な値を表現できない場合があるため、直接等号(==)で比較せず、
6 * 差がこの値より小さいかどうかで「ほぼ等しい」と判断します。
7 */
8const EPSILON = 0.000001;
9
10/**
11 * PHPのtan()関数のシンプルな単体テストを実行します。
12 *
13 * この関数は、既知の入力値と期待される出力値のペアを用いて、
14 * tan()関数の動作が正しいかを検証します。
15 * 浮動小数点数の比較には、EPSILON定数で定義された許容誤差を使用します。
16 */
17function runSimpleTanTests(): void
18{
19    echo "--- tan() 関数の単体テスト開始 ---\n";
20
21    // テストケースの定義: [入力値 (ラジアン) => 期待される出力値]
22    // PHPのtan()はラジアン単位の角度を引数に取ります。
23    $testCases = [
24        0.0     => 0.0,      // tan(0) = 0
25        M_PI_4  => 1.0,      // tan(π/4 ラジアン、つまり45度) = 1
26        -M_PI_4 => -1.0,     // tan(-π/4 ラジアン、つまり-45度) = -1
27        // M_PI_4 は PHP の組み込み定数で、pi()/4 の値です。
28        // 注意: tan(M_PI_2) のように90度（π/2ラジアン）は無限大に発散するため、
29        // 浮動小数点数のテストとしては不適切です。
30    ];
31
32    $passedCount = 0;
33    $totalCount = 0;
34
35    foreach ($testCases as $input => $expected) {
36        $totalCount++;
37        $actual = tan($input); // tan()関数を呼び出し、実際の結果を取得
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39        // 浮動小数点数を比較する際は、直接 == を使わず、差が許容誤差内かを確認します。
40        if (abs($actual - $expected) < EPSILON) {
41            echo "テスト {$totalCount}: tan({$input}) = 期待値 {$expected}, 実際値 {$actual} - [成功]\n";
42            $passedCount++;
43        } else {
44            echo "テスト {$totalCount}: tan({$input}) = 期待値 {$expected}, 実際値 {$actual} - [失敗] (差: " . abs($actual - $expected) . ")\n";
45        }
46    }
47
48    echo "--- テスト結果 ---\n";
49    echo "成功: {$passedCount} / {$totalCount}\n";
50    echo "失敗: " . ($totalCount - $passedCount) . " / {$totalCount}\n";
51    echo "--- tan() 関数の単体テスト終了 ---\n";
52}
53
54// テスト関数を実行します。
55runSimpleTanTests();
56

PHPのtan関数は、引数として与えられた浮動小数点数（ラジアン単位の角度）の正接（タンジェント）を計算し、その結果を浮動小数点数で返す組み込み関数です。

このサンプルコードは、tan関数の基本的な動作を検証するための単体テストを示しています。コードではまず、EPSILON定数で浮動小数点数比較のための許容誤差を定義しています。これは、浮動小数点数が内部で厳密な値を表現できない場合があるため、直接==で比較する代わりに、差がこの誤差範囲内であるかを判定する一般的な手法です。

runSimpleTanTests関数内では、0.0やM_PI_4（約0.785ラジアン、45度）など、既知の入力値と期待されるtan関数の出力値をペアとして定義しています。それぞれの入力値に対してtan関数を呼び出し、得られた実際の結果と期待値との差がEPSILONよりも小さい場合にテストを「成功」と判定しています。このように、単体テストを通じて関数の正しい挙動を確認し、浮動小数点数を扱う際の注意点も学べます。