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正文內(nèi)容

為什么用單位圓上點(diǎn)的坐標(biāo)定義任意角的三角函數(shù)(留存版)

  

【正文】 定理,提出了求三角形邊長(zhǎng)的代數(shù)解法,給出了球面三角的正弦定理和關(guān)于邊的余弦定理.這部著作為三角學(xué)在平面與球面幾何中的應(yīng)用奠定了牢固基礎(chǔ).后來(lái),哥白尼的學(xué)生雷提庫(kù)斯(G. J. Rhaeticus,1514—1576)將傳統(tǒng)的圓中的弧與弦的關(guān)系改進(jìn)為角的三角函數(shù)關(guān)系,把三角函數(shù)定義為直角三角形的邊長(zhǎng)之比,從而使平面三角學(xué)從球面三角學(xué)中獨(dú)立出來(lái),并采用了六個(gè)函數(shù)(正弦、余弦、正切、余切、正割、余割).法國(guó)數(shù)學(xué)家韋達(dá)(F. Vieta,1540—1603)總結(jié)了前人的三角學(xué)研究成果,將解平面直角三角形和斜三角形的公式匯集在一起,還補(bǔ)充了自己發(fā)現(xiàn)的新公式,如正切公式、和差化積公式等,并將解斜三角形的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為解直角三角形的問(wèn)題等,這是對(duì)三角學(xué)的進(jìn)一步系統(tǒng)化.總之,16世紀(jì),三角學(xué)從天文學(xué)中分離出來(lái),成為數(shù)學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支.不過(guò),值得注意的是,這時(shí)所討論的“三角函數(shù)”僅限于銳角三角函數(shù),而且研究銳角三角函數(shù)的目的在于解三角形和三角計(jì)算.任意角的三角函數(shù)的研究,與圓周運(yùn)動(dòng)的研究有直接關(guān)系.17世紀(jì),“數(shù)學(xué)從運(yùn)動(dòng)的研究中引出了一個(gè)基本概念.在那以后的二百年里,這個(gè)概念在幾乎所有的工作中占中心位置,這就是函數(shù)──或變量間的關(guān)系──的概念.” “正弦、余弦函數(shù)是一對(duì)起源于圓周運(yùn)動(dòng),密切配合的周期函數(shù),它們是解析幾何學(xué)和周期函數(shù)的分析學(xué)中最為基本和重要的函數(shù);而正弦、余弦函數(shù)的基本性質(zhì)乃是圓的幾何性質(zhì)(主要是其對(duì)稱性)的直接反映.” 任意角的三角函數(shù)的系統(tǒng)化是在18世紀(jì)的微積分研究中完成的.“微積分的一般工作的結(jié)果是:初等函數(shù)被充分地認(rèn)識(shí)了,并實(shí)際已將它們發(fā)展成為我們今天所見(jiàn)到的樣子.”“三角函數(shù)的數(shù)學(xué)也系統(tǒng)化了.Newton和Leibniz給出了這些函數(shù)的級(jí)數(shù)展開(kāi)式.兩個(gè)角的和與差的三角函數(shù)sin(x+y),sin(x-y)……的公式的發(fā)展應(yīng)歸功于一批人……最后,Euler于1748年在關(guān)于木星和土星運(yùn)動(dòng)中的不等式的一篇得獎(jiǎng)文章中給出了三角函數(shù)的一個(gè)十分系統(tǒng)的處理.在Euler1748年的《引論》中已經(jīng)搞清了三角函數(shù)的周期性,并引入了角的弧度制.” 3.任意角的三角函數(shù)與銳角三角函數(shù)的關(guān)系從上述簡(jiǎn)單回顧可以看到,任意角的三角函數(shù)雖然與三角學(xué)(銳角三角函數(shù))有淵源關(guān)系,某種意義上可以把前者看成是后者的進(jìn)一步發(fā)展,但它們研究的是兩類不同的問(wèn)題.“三角學(xué)所討論的課題是三角形的各種各樣的幾何量之間的函數(shù)關(guān)系” ,銳角三角函數(shù)是解三角形的工具;而任意角的三角函數(shù)卻不限于此,它是一個(gè)周期函數(shù),是研究現(xiàn)實(shí)世界中周期變化現(xiàn)象的“最有表現(xiàn)力的函數(shù)”.另外,從數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史看,任意角的三角函數(shù)在18世紀(jì)之所以得到系統(tǒng)研究(其中很重要的是函數(shù)的三角級(jí)數(shù)展開(kāi)式問(wèn)題),一個(gè)主要原因是三角函數(shù)具有周期性,這一特殊屬性在天文學(xué)、物理學(xué)中有大量的應(yīng)用.三角級(jí)數(shù)“在天文學(xué)中之所
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