Spero non ti dispiaccia se il tuo "Phi" lo ribattezzo "θ" perché il mio "φ" mi pare bruttino e il maiuscolo "Φ" quasi orrido; poi, se a te dispiace il "θ" lo puoi sempre retrosostituire e restiamo contenti tutt'e due.
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Leggendo "il problema del calcolo dell'Arctangente" avevo immaginato che t'interessasse uno sviluppo in serie
* arctg(x) = x - x^3/3 + x^5/5 + O(x^7)
e ho pensato che, senza un valore intorno a cui centrare, non sarebbe stato molto utile. Poi ho letto "per un moto armonico" e ho pensato "eeeh?". Poi ho letto "tutto ciò dandolo per scontato" e mi son chiesto "ma tutto ciò che sarà mai?".
Dopo averci pensato un po' su (se azzardare una risposta complicata sul calcolo numerico) al refresh di fine pensata ho visto che anche @Sebastiano non la vedeva bene e ho deciso di lasciar perdere.
Poi ho avuto da fare per un paio d'ore; son tornato verso le 19h 10' e al refresh di riinizio trovo la tua formuletta e ho un satori: quello che ti serve è una sciocchezzuola, mi basta attirare la tua attenzione su una circonferenza goniometrica centrata nell'origine di un sistema Oxy.
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Il raggio per il punto P(x, y) è inclinato di θ sul semiasse x > 0, quindi
* retta OP ≡ y = x*tg(θ)
le rette diametrali sono rette per l'origine con pendenza tg(θ).
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Viceversa, data la pendenza, mi serve ricavarne l'inclinazione, cioè voglio
* θ = arctg(θ)
beh, non è un'astruseria: basta guardare dov'è finito P e decidere per distinzione di casi.
* per x < 0, θ = π + arctg(y/x)
* per x = 0, θ = π/2
* per x > 0, arctg(y/x)
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Come avrebbe detto Mac Ronay, hepp!