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草根整理|名家释疑中学三角学

 我心飞扬695 2015-11-01
为什么我们要研究三角(比)?
杨正家

对于三角形而言,边、角本没有关系,因为他们本身单位不同,那如何消除单位的影响呢?把一条边的长度除以另一边的长度,单位就“没有”了,而且我们发现在直角三角形中,角若确定了,指定的两条边的边长可能会有变化,但他们之“比”却不再变化。数学的价值就在于研究变化,变化中的规律,变中的不变性与不变量,用两条边长度之比刻画一类三角形的特征是划时代的创举。

(杨老师口述、草根整理)

角度制也没遇到什么矛盾,为什么又定义弧度制?
王方汉
第一,使用弧度制可以简化许多公式。例如扇形弧长用角度制表示是:l=nπR/180,用弧度制则是l=θR;扇形面积用角度制是S=nπR^2/360,用弧度制则是S=(1/2)lR。弧度制显然简便许多。这样的例子,在高等数学里面更多。换句话说,不是因为角度制遇到矛盾了,而是因为它显得“麻烦”了。

第二,使用弧度制便于作三角函数的图像。直角坐标系里,横、纵坐标轴上的点都代表实数,虽然角度制也能在角的集合与实数集合之间建立一一对应的关系,但是需要进行六十进制换算,例如15°30ˊ,必须换算成15.5°,而用弧度制则是(15.5/180)π=0.2704(弧度)。而且用弧度制画出来的三角函数的图像更美观一些。

第三,使用弧度制后,三角函数派生出来的概念更容易表示。例如反正弦函数,它的定义是“函数y=sinx,x∈[-π/2,π/2]的反函数称为反正弦函数”,原函数的自变量x用的弧度制,反函数的函数值y自然是弧度制了。

(摘录于 王方汉老师朋友圈中的论述)

三角学简史
古埃及人已有三角学知识,三角法主要是适应测量上的需要而产生的。例如,建筑金字塔,整理尼罗河泛滥后的耕地,以及通商航海,观测天象的需要。希腊的自然哲学家泰勒斯的相似理论,可以认为是三角学的萌芽,但历史上都认为希腊的天文学家喜帕恰斯是三角学的创始者。他著有三角学12卷,并作成弦表。

印度人从天文、测量的角度,曾研究过三角学,在公元6世纪,有阿耶波多第一也曾作出正弦表。中国唐代,瞿昙悉旺达在他所编的《开元占经》中曾介绍了印度的正弦表。

德国的J.雷格蒙塔努斯曾研究过天文学与三角学。在他的《论三角》一书中,有仿印度人的正弦表作成的非常精密的正、余弦表。他对天文、航海、测量方面都有很大的贡献。

16世纪法国著名数学家F.韦达的《应用于三角形的数学法则》,是他对三角法研究的第一本书,其中包括他对解直角三角形、斜三角形的一些贡献。17世纪法国数学家棣莫弗也研究过三角问题。他曾发现有名的棣莫弗定理。从17世纪后半期到18世纪,I.牛顿和丹尼尔第一·伯努利曾发现各种三角级数,直到近代,才在三角学中引进使用的三角符号,并将三角法作为解析学的一部分,这是从L.欧拉开始的,欧拉曾发现: 中国的戴煦在他所著的《外切密率》中,讨论了三角函数线与弧度之间的关系,并在他的《假数测图》中,结合三角函数与对数函数的幂级数阐明了三角函数对数表的作法。


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