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证明三角函数直接使用弧度数轴积分完全是错误的

 杨传凤 2021-06-16

证明三角函数直接使用弧度数轴积分是错误的
由于y=cosx,假设x为角度数轴,在区间(0,90)上的积分值是180/π,约为57.3,这个积分值是毫无疑问的正确值,这里以上、以下π都表达圆周率(常数),都利用三角函数角度数轴微积分公式(sinx)’=π/180*cosx(x为角度值,x轴为角度数轴)。
令x=u*180/π,u为弧度数轴,则利用上述三角函数、微积分值、变量代换可以推导出,y=cos(u*180/π)在区间(0,π/2)上的积分值为1,由此可见,y=cosu,u为弧度数轴,在区间(0,π/2)上的积分值不一定是1,书写也存在错误(即三角函数不能直接使用弧度值、弧度数轴)。目前高等教育课本上其积分值为1,现在用反证法证明其书写方式错误,其积分值不是1。假设三角函数直接可以使用弧度数轴、弧度值,积分值是1,由于角度和弧度之间存在一个比例关系,属于同一计量单位,只是进制不同而已,现在令u=t*π/180,则t为角度数轴,y=cosu在区间(0,π/2)上的积分值,就转换为y=π/180*cos(t*π/180)在区间(0,90)上的积分值,利用三角函数角度数轴微积分公式,计算出积分值为180/π*sin(π/2),即180/π*sin(1.57),约为1.569,即y=cosx,x为弧度数轴,在区间(0,π/2)上的积分值是1.569,而不是1,这与假设产生自相矛盾,从而证明目前高等教育课本上y=cosx的弧度数轴微积分是错误的,同理可证目前高等教育三角函数用弧度数轴微积分都是错误的。因此废除三角函数直接使用弧度数轴微积分,已迫在眉睫、急不可待。
建议中国科学院数学研究所用精密仪器测量其面积来验证,特别指出:如果数轴的单位长度表达什么客观对象的量纲值1,那么这个数轴就表达什么量纲数轴。角度数轴上的实数表达的是角度值,其单位长度表达1角度。弧度数轴上的实数表达的是弧度值,其单位长度表达1弧度。1角度表达圆周角(360度)的1/360,量纲是度,量纲值是1,1弧度表达圆周弧度(2π弧度)的1/(2π),量纲是弧度,量纲值是1,角度值和弧度值之间存在比例关系:角度值=弧度值*180/π,实质上角度和弧度都可以看着是两个长度的比值。不同量纲或不同进制之间不能直接进行加减运算,同一量纲之间可以直接进行加减运算,但不同量纲之间存在乘除运算。任何函数y=f(x),x、y都是两个实数集之间的映射,但x轴、y轴可以表达各种物理量纲值。不同量纲值或不同进制值之间也不能不能直接代换,只能等量代换。例如函数y(弧长)=x(弧度值)*r(半径),即函数y=xr,这里x只能用弧度值,而不能用角度值,x轴是弧度数轴,但若令x=u*π/180,其中u为角度值,这是完全可以的,也是正确使用角度的方式、方法。

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