數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,我們經(jīng)常會(huì)利用三角函數(shù)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題,如計(jì)算旗桿的高度、影子的長(zhǎng)度、輪船是否會(huì)觸礁等等。 這讓很多學(xué)生感慨學(xué)三角函數(shù)就像當(dāng)電影里的“救世主”,總是能拯救于危難。 在中學(xué)數(shù)學(xué)中,三角函數(shù)一般用于計(jì)算三角形中邊和角度,常見的三角函數(shù)包括正弦函數(shù)、余弦函數(shù)和正切函數(shù)。還會(huì)用到如余切函數(shù)、正割函數(shù)、余割函數(shù)、正矢函數(shù)、余矢函數(shù)、半正矢函數(shù)、半余矢函數(shù)等其他的三角函數(shù)。不同的三角函數(shù)之間的關(guān)系可以通過(guò)幾何直觀或者計(jì)算得出,稱為三角恒等式。 因三角函數(shù)在導(dǎo)航、航海學(xué)、測(cè)繪學(xué)、工程學(xué)以及物理學(xué)等其他學(xué)科方面都有廣泛的用途,因此三角函數(shù)在應(yīng)用數(shù)學(xué)中占據(jù)重要位置。如三角函數(shù)在研究三角形和圓等幾何形狀的性質(zhì)時(shí)有重要作用,也是研究周期性現(xiàn)象的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具。在數(shù)學(xué)分析中,三角函數(shù)也被定義為無(wú)窮級(jí)數(shù)或特定微分方程的解,允許它們的取值擴(kuò)展到任意實(shí)數(shù)值,甚至是復(fù)數(shù)值。 那么三角函數(shù)這么重要,他們的符號(hào)是怎么來(lái)的呢? 古希臘天文學(xué)派希帕霍斯為了天文觀測(cè)的需要,制作了一個(gè)“弦表”,即在圓內(nèi)不同圓心角所對(duì)弦長(zhǎng)的表。從這里我們可以看出早期的三角學(xué),是伴隨著天文學(xué)而產(chǎn)生?!跋冶怼本褪钦冶淼那吧?,因此可以說(shuō)正弦是最重要也是最古老的一種三角函數(shù)。 之后古希臘的數(shù)學(xué)傳入印度,阿耶波多作了重大的改革,如他稱半弦為jiva,是獵人弓弦的意思。 后來(lái)印度的書籍被譯成阿拉伯文,jiva被音譯成jiba,但此字在阿拉伯文中沒有意義,后來(lái)又被誤寫成jaib,意思是胸膛或海灣。 到12世紀(jì)歐洲人從阿拉伯的文獻(xiàn)中尋求知識(shí)。1150年左右,意大利翻譯家杰拉德將jaib意譯為拉丁文sinus,這就是現(xiàn)存sine一詞的來(lái)源。英文保留了sinus這個(gè)詞,意義也不曾變。 雖然英文保留了sinus這個(gè)詞,但sinus并沒有很快地被采用。如岡特在他手畫的圖上用sin表示正弦,英國(guó)的奧特雷德也使用了sin這一縮寫,同時(shí)又簡(jiǎn)寫成S。法國(guó)的埃里岡在《數(shù)學(xué)教程》中引入了一整套數(shù)學(xué)符號(hào),包括sin,但這些事件仍然沒有受到同時(shí)代人的注意。 十五世紀(jì)西歐數(shù)學(xué)界的領(lǐng)導(dǎo)人物雷基奧蒙坦,他于1464年完成的著作《論各種三角形》,1533年開始發(fā)行,這是一本純?nèi)菍W(xué)的書,使三角學(xué)脫離天文學(xué),獨(dú)立成為一門數(shù)學(xué)分科。 直到18世紀(jì)中葉,逐漸趨于統(tǒng)一用sin。余弦符號(hào)ces,也在18世紀(jì)變成現(xiàn)在cos。 cosine(余弦)及cotangent(余切)為英國(guó)人根日爾首先使用,最早在1620年倫敦出版的他所著的《炮兵測(cè)量學(xué)》中出現(xiàn)。 secant(正割)及tangent(正切)為丹麥數(shù)學(xué)家托馬斯·芬克首創(chuàng),最早見于他的《圓幾何學(xué)》一書中。 cosecant(余割)一詞為銳梯卡斯所創(chuàng)。最早見于他1596年出版的《宮廷樂(lè)章》一書。 1626年,阿貝爾特·格洛德最早推出簡(jiǎn)寫的三角符號(hào):“sin”、“tan”、“sec”。1675年,英國(guó)人奧屈特最早推出余下的簡(jiǎn)寫三角符號(hào):“cos”、“cot”、“csc”。 雖然此時(shí)三角函數(shù)符號(hào)已經(jīng)差不多湊齊,但直到1748年,經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)家歐拉的引用后,才逐漸通用起來(lái)。 明朝崇禎4年(1631年)三角學(xué)開始輸入中國(guó),鄧玉函、湯若望和徐光啟合編《大測(cè)》,作為歷書的一部份呈獻(xiàn)給朝廷,這是我國(guó)第一部編譯的三角學(xué)。在《大測(cè)》中,首先將sine譯為”正半弦”,簡(jiǎn)稱”正弦”,這就成了“正弦”一詞的由來(lái)。 1949年新中國(guó)剛成立,教育受前蘇聯(lián)教材的影響,當(dāng)時(shí)我國(guó)數(shù)學(xué)書籍中“cot”改為“ctg”;“tan”改為“tg”,其余四個(gè)符號(hào)均未變。 三角函數(shù)通常定義為包含這個(gè)角的直角三角形的兩個(gè)邊的比率,也可以等價(jià)的定義為單位圓上的各種線段的長(zhǎng)度。更現(xiàn)代的定義把它們表達(dá)為無(wú)窮級(jí)數(shù)或特定微分方程的解,允許它們擴(kuò)展到任意正數(shù)和負(fù)數(shù)值,甚至是復(fù)數(shù)值。 |
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