三角函数的发展史

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2021年02月16日 17:45
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2021年2月16日发(作者:相见恨晚原唱是谁)



三角函数的发展史



“三角学”,


英文


trigonometry

< br>,


法文


trigonometrie

,


德文


Trigonometrie


,


都来自拉丁文


trigonometria


。现代三角学一词最初见於希腊文。最先使用


trigonometry


这个词的是皮蒂斯楚斯


( Bartholomeo Pitisc us,1516-1613)


,他


在


1 595


年出版一本著作


<<


三角学


:


解三角学的简明处理


>>


,


创造了这个新词。


它


是由< /p>


τριγωυου(三角学


)


及


μετρει


υ(测量


)

两字构成的,


原意为


三角形的测量,


或者说解三角形。


古希腊文裏没有这个字,


原因是当时三角学 还


没有形成一门独立的科学,


而是依附於天文学。


因此解三角形构成了古代三角学


的实用基础。



早期的解三角形是因天文观测的需要而引起的。


还在很早的时候,< /p>


由於垦殖


和畜牧的需要,人们就开始作长途迁移;后来,贸易的发 展和求知的欲望,又推


动他们去长途旅行。


在当时,

< p>
这种迁移和旅行是一种冒险的行动。


人们穿越无边


无际、


荒无人烟的草地和原始森林,


或者经水路沿著海岸线作长 途航行,


无论是


那种方式,都首先要明确方向。那时,人们白天 拿太阳作路标,夜裏则以星星为


指路灯。


太阳和星星给长期跋山 涉水的商队指出了正确的道路,


也给那些沿著遥


远的异域海岸航 行的人指出了正确方向。



就这样,


最 初的以太阳和星星为目标的天文观测,


以及为这种观测服务的原


始的三角测量就应运而生了。


因此可以说,


三角学是紧密地同天 文学相联系而迈


出自己发展史的第一步的。



三角学问题的提出



三角学理论的基础 ,


是对三角形各元素之间相依关系的认识。


一般认为,


这


一认识最早是由希腊天文学家获得的。


当时,


希腊天文学家为了正确地测量天体


的位置。

研究天体的运行轨道,


力求把天文学发展成为一门以精确的观测和正确


的计算为基础之具有定量分析的科学。


他们给自己提出的第一个任务是解直角 三


角形,


因为进行天文观测时,


人与星 球以及大地的位置关系,


通常是以直角三角


形边角之间的关系反 映出来的。


在很早以前,


希腊天文学家从天文观测的经验中


获得了这样一个认识:


星球距地面的高度是可以通过人观测星球时所 采用的角度


来反映的


(


如图一


)


;角度


(


∠


ABC)


越大,星球距地面


(AC)

< p>
就越高。然而,星球的



高度与人观测的角度之间 在数量上究竟怎麼样呢?能不能把各种不同的角度所


反映的星球的高度都一一算出来呢< /p>


?


这就是天文学向数学提出的第一个课题—制

造弦表。


所谓弦表,


就是在保持


A B


不变的情况下可以供查阅的表


(


如 图二


)


,


AC


的长度与∠


ABC


的大小之间的对应关系。


独立三角学的产生



虽然后期的 阿拉伯数学家已经开始对三角学进行专门的整理和研究,


他们的


工作也可以算作是使三角学从天文学中独立出来的表现,


但是严格地说,


他们并


没有创立起一门独立的三角学。


真正把三角学作 为数学的一个独立学科加以系统


叙述的,是德国数学家雷基奥蒙坦纳斯。




雷基奥蒙坦纳斯是十五世纪最有声望的德国 数学家约翰


�


谬勒的笔名。


他生


於哥尼斯堡,


年轻时就积极从事欧洲文艺复兴时期作品的收集和翻译工 作,


并热


心出版古希腊和阿拉伯著作。因此对阿拉伯数学家们在 三角方面的工作比较了


解。



1464


年,他以雷基奥蒙坦纳斯的名字发表了《论各种三角形》。在书中,

他把以往散见在各种书上的三角学知识,


系统地综合了起来,


成了三角学在数学


上的一个分支。



现代三角学的确认



直到十八世纪,所 有的三角量:正弦、余弦、正切、余切、正割和余割,都


始终被认为是已知圆内与同一条 弧有关的某些线段,


即三角学是以几何的面貌表


现出来的,


这也可以说是三角学的古典面貌。


三角学的现代特徵,


是把三角量看


作为函数,


即看作为是一种与角相对应 的函数值。


这方面的工作是由欧拉作出的。


1748

< p>
年,尤拉发表著名的《无穷小分析引论》一书,指出:”三角函数是一种


函 数线与圆半径的比值”。


具体地说,


任意一个角的三角函数,< /p>


都可以认为是以


这个角的顶点为圆心,


以 某定长为半径作圆,


由角的一边与圆周的交点


P


向另一


边作垂线


PM


后,所得 的线段


OP


、


OM

、


MP(


即函数线


)


相互之间所取的比值


(


如图


八


)


,sinα=


MP/OP


,cosα=


OM/OP


,tanα=


MP/OM


等。若令半径为单位长,


那麼所有 的六个三角函数又可大为简化。




尤 拉的这个定义是极其科学的,


它使三角学从静态地只是研究三角形解法的


狭隘天地中解脱了出来,


使它有可能去反映运动和变化的过程,


从而使三角学成


为一门具有现代特徵的分析性学科。


正 如欧拉所说,


引进三角函数以后,


原来意


义下的正弦等三角量,


都可以脱离几何图形去进行自由的运算。


一切三角关系式


也将很容易地从三角函数的定义出发直接得出。


这样,


就使得从希帕克起许多数


学家为之奋斗而得出的三角关 系式,有了坚实的理论依据,而且大大地丰富了。


严格地说,这时才是三角学的真正确立 。



“正弦”的由来



公元五世纪到十二世纪,印度数学家对三角学作出了较大的贡献。尽管当


时三角 学仍然还是天文学的一个计算工具,


是一个附属品,


但是三角学 的内容却


由於印度数学家的努力而大大的丰富了。


< p>
三角学中”正弦”和”余弦”的概念就是由印度数学家首先引进的,他们


还 造出了比托勒密更精确的正弦表。



我们已知道,托勒密和希帕 克造出的弦表是圆的全弦表,它是把圆弧同弧


所夹的弦对应起来的。

印度数学家不同,


他们把半弦


(AC)

与全弦所对弧的一半


(AD)


相对应,

即将


AC


与∠


AOC


对应


(


如图五


)


,


这样,


他们造出的就不再是”全弦表”,


而是”正弦表”了。



印度人称连结弧


(AB)


的两端的弦


(AB)


为”吉瓦”,是弓弦的意思;称


AB


的一半


(AC)


为”阿尔哈吉瓦”。后来”吉瓦”这个词译成阿拉伯文时被误 解


为”弯曲”、”凹处”,阿拉伯语是



”dschaib”。十二世纪,阿拉伯文被转译


成拉丁文,这个字被意译成了”si nus”。




三角学输入我国,开始 於明崇祯


4


年


(1631


年


)


,这一年,邓玉函、汤若


望和徐光启合编《大测》,作为历书的一部份呈献给朝廷,这是我国第一部编译


的三角 学。在《大测》中,首先将


sinus


译为”正半弦”,简称” 正弦”,这就


成了正弦一词的由来。



“弦表”问世


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