2022年三角函数的发展历史.docx

名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载三角学的起源与进展三角学之英文名称Trigonometry ,商定名于公元 1600年,实际导源于希腊文trigono 三角 和metrein 测量,其原义为三角形测量（解法）,以争论平面三角形和球面三角形的边和角的关系 为基础,达到测量上的应用为目的的一门学科；早期的三角学是天文学的一部份,后来争论范畴 逐步扩大,变成以三角函数为主要对象的学科；现在,三角学的争论范畴已不仅限于三角形,且 为数理分析之基础,争论有用科学所必需之工具；西方的进展三角学Trigonometry 创始于公元前约150年,早在公元前 300年,古代埃及人已有了肯定的三角学学问,主要用于测量；例如建筑金字塔、整理尼罗河泛滥后的耕地、通商航海和观测天象等；公元前 600年左右古希腊学者泰勒斯 p13利用相像三角形的原理测出金字塔的高,成为西方三角 测量的肇始 ；公元前 2 世纪后希腊天文学家希帕霍斯 （Hipparchus of Nicaea）为了天文观测的需要,作了一个和现在三角函数表相仿的弦表,即在固定的圆内,不同圆心角所对弦长的表,他成 为西方三角学的最早奠基者,这个成就使他赢得了三角学之父的称谓；公元 2 世纪,希腊天文学家数学家托勒密 Ptolemy85-165 继承希帕霍斯的成就,加以整理发挥,着成天文学大成13 卷,包括从 0°到 90°每隔半度的弦表及如干等价于三角函数性质的关系式,被认为是西方第一本系统论述三角学理论的著作；约同时代的梅内劳斯（ Menelaus）写了一本特地论述球三角学的著作球面学,内容包球面三 角形的基本概念和很多平面三角形定理在球面上的推广,以及球面三角形很多特殊性质；他的 工作使希腊三角学达到全盛时期；二中国的进展我国古代没有显现角的函数概念,只用勾股定懂得决了一些三角学范畴内的实际问题；据周 髀算经记载,约与泰勒斯同时代的陈子已利用勾股定理测量太阳的高度,其方法后来称为重 差术； 1631西方三角学首次输入,以德国传教士邓玉函、汤如望和我国学者徐光启 p20合编 的大测为代表；同年徐光启等人仍编写了测量全义,其中有平面三角和球面三角的论 述； 1653年薛风祚与波兰传教士穆尼阁合编三角算法,以三角取代大测,确立了三角名称； 1877年华蘅煦等人对三角级数绽开式等问题有过独立的探讨；现代的三角学主要争论角的特殊函数及其在科学技术中的应用,如几何运算等,多进展于 20世 纪中；贰、三角函数的演进正弦函数、余弦函数 、正切函数 、余切函数 、 正割函数 、余割函数统称为三角函数 （Trigonometric function）；尽管三角学问起源于远古,但是用线段的比来定义三角函数,是欧拉 p16（1707-1783）在无 穷小分析引论一书中首次给出的；在欧拉之前,争论三角函数大都在一个确定半径的圆内进细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载行的；如古希腊的托勒密定半径为 60；印度 人阿耶波多（约 476-550）定半径为 3438；德国数学家里基奥蒙特纳斯（ 1436-1476）为了精密地运算三角函数值曾定半径 600,000；后来为制订更精密的正弦表又定半径为 10 7；因此,当时的三角函数实际上是定圆内的一些线段的长；意大利数学家利提克斯（1514-1574）转变了前人的做法,即过去一般称 AB 为 的正弦,把正弦与圆牢牢地连结在一起（如下页图）, 而利提克斯却把它称为AOB 的正弦,从而使正弦值直接与角挂勾,而使圆 O 成为从属位置了；A 到欧拉 Euler时,才令圆的半径为 与圆半径之比；0 正弦、余弦1,即置角于单位圆之中,从而使三角函数定义为相应的线段 B D P C 在 ABC 中,a、b、c 为角 A、B、C 的对边, R 为 ABC 的外接圆半径,就有称此定理为正弦定理；正弦定理是由伊朗闻名的天文学家阿布尔.威发940-998第一发觉与証明的 ；中亚细亚人阿尔比鲁尼973-1048 p15给三角形的正弦定理作出了一个証明； 也有说正弦定理的証明是13世纪的那希尔丁在论完全四边形中第一次把三角学作为独立的学科进行论述,首次清晰地论 証了正弦定理；他仍指出,由球面三角形的三个角,可以求得它的三个边,或由三边去求三个 角； 这是区分球面三角与平面三角的重要标志；至此三角学开头脱离天文学,走上独立进展的 道路；托勒密（Claudius Ptolemy ）的天文学大成第一卷除了一些初级的天文学资料之外,仍包括了上面讲的弦表：它给出一个圆从1（ 2）°到 180° 每隔半度的全部圆心角所对的弦的长度；圆的半径被分为60 等分,弦长以每一等分为单位,以六十进制制表达；这样,以符号 crd a 表示圆心角所对的弦长,例如 crd 36° =37 p4'55",意思是： 36°圆心角细心整理归纳 精选学习资料 第 2 页,共 10 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -37 的弦等于半径的 60精品资料欢迎下载4,再加上一个小部分的（或 37 个小部分）,加上一个小部分的60553600 sin,从下图看出,弦表等价于正弦函数表,由于ABABcrd 2OA圓 O 的直徑120公元 6 世纪初,印度数学家阿耶波多制作了一个第一象限内间隔3°45'的正弦表,依照巴比伦人和希腊人的习惯,将圆周分为 360 度,每度为 60 分,整个圆周为 21600份,然后据 2r=216000,得出 r=3438 近似值 ,然后用勾股定理先算出30°、45°、90°的正弦之后,再用半角公式算出较小角的正弦值,从而获得每隔 3°45'的正弦长表；其中用同一单位度量半径和圆周,孕育着最早的弧度制概念；他在运算正弦值的时候,取圆心角所对弧的半弦长,比起希腊人取全弦长更近于现代正弦概念；印度人仍用到正矢和余弦,并给出一些三角函数的近似分数式；2.正切、余切闻名的叙利亚天文学 、数学家阿尔一巴坦尼的余切 cotangent表；850-929 于 920年左右,制成了自 0°到 90°相隔 1°公元 727年,僧一行受唐玄宗之命撰成大行历；为了求得全国任何一地方一年中各节气的日影长度,一行编出了太阳天顶距和八尺之竿的日影长度对应表,而太阳天顶距和日影长度的关系即为正切tangent 函数 ；而巴坦尼编制的是余切函数表,而太阳高度 角 和太阳天顶距 角 互为余角,这样两人的发觉实际上是一回事,但巴坦尼比一行要晚近 200年；14世纪中叶,中亚细亚的阿鲁伯1393-1449 ,原是成吉思汗的后裔,他组织了大规模的天文观测和数学用表的运算 ；他的正弦表精确到小数 9 位；他仍制造了 30°到 45°之间相隔为 1',45°到 90°的相隔为 5'的正切表；在欧洲,英国数学家、坎特伯雷大主教布拉瓦丁角运算之中；3.正割、余割1290？-1349 第一把正切、余切引入他的三正割 secant 及余割cosecant 这两个概念由阿布尔 威发第一引入；sec这个略号是 1626年荷兰数基拉德 1595-1630 在他的三角学中第一使用,后经欧拉采纳才得以通行；正割、余割函数的现代定义亦是由欧拉给出的；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -欧洲的文艺复兴时期,精品资料欢迎下载1473-1543 提倡地动14 世纪 -16 世纪 宏大的天文学家哥白尼学说,他的同学利提克斯见到当时天文观测日益精密,认为推算更精确的三角函数值表刻不容缓；于是他定圆的半径为 10 15,以制作每隔 10"的正弦、正切及正割值表；当时仍没有对数,更没有运算机；全靠笔算,任务非常繁重；利提克斯和他的助手们以坚决不拔的意志,勤奋工作达 12 年之久,遗憾的是,他生前没能完成这项工作,直到 1550-1605 完成并公布于世, 1613年海得堡的彼提克斯1596年,才由他的同学鄂图 1561-1613 又修订了利提克斯的三角函数表,重新再版；后来英国数学家纳皮尔发觉了对数,这就大大地简化了三角运算,为进 一步造出更精确的三角函数表制造了条件；4.三角函数符号毛罗利科早于 1558年已采纳三角函数符号,但当时并无函数概念,于是只称作三角线 （ trigonometric lines）；他以 sinus 1 m arcus 表示正弦,以 sinus 2 m arcus 表示余弦；而首个真正使用简化符号表示三角线的人是T.芬克；他于 1583年创立以“tangent” （正切）及“ secant” （正割）表示相应之概念 ,其后他分别以符号“sin.” ,“ tan. ” , “ sec. ” ,“ sin. com” ,“ tan. com” ,“sec. com” 表示正弦,正切,正割,余弦,余切,余割,首三个符号与现代之符号相同；后来的符号多有变化,以下的表便显示了它们之进展变化；使用者岁月正弦余弦正切余切正割余割备注罗格蒙格斯1622 S.R. cos. T. Tang T. c pl Sec Sec.Compl 吉拉尔1626 tan sec. s. cot. cosec. 杰克1696 t. sec. 欧拉1753 sin. cos. tagtg. cot. sec. cosec 谢格内1767 sin. cos. tan. cot. 巴洛1814 sin cos. tan. cot. sec cosec 施泰纳1827 sin cos. tg cotall sec cosec 皮尔斯1861 tan. 奥莱沃尔1881 sin cos tan cot sec csc 申弗利斯1886 sin cos tg ctg sec csc 万特沃斯1897 tan cot 舍费尔斯1921 sin cos tg ctg sec csc 注：现代（欧洲）大陆派三角函数符现代英美派三角函数符号细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载我国现正采纳类三角函数符号；1729年,丹尼尔伯努利是先以符号表示反三角函数,如以 AS 表示反正弦 ；1736年欧拉以 At 表示反正切,一年后又以Asinb表示 于单位圆上正弦值相等于c的弧；1表示反正弦函cb1772年, C申费尔以 arc. tang. 表示反正切；同年,拉格朗日采以arc . sin1数；1776年,兰伯特就以 arc. sin表示同样意思； 1794年,鲍利以 Arc.sin表示反正弦函数；其后 这些记法逐步得到普及,去掉符号中之小点,便成现今通用之符号,如 arc sin x,arc cos x 等；于三角函数前加 arc表示反三角函数,而有时就改以于三角函数前加大写字母开头 Arc,以表示 反三角函数之主值；另一较常用之反三角函数符号如sin-1x ,tan-1x 等,是赫谢尔于 1813年开头采纳的,把反三角函数符号与反函数符号统一起来,至今亦有应用；三、三角函数的和差化积公式以下公式称为三角函数的和差化积公式；法国闻名数学家韦达1540-1603 p18在他的闻名的三角学著作 标准数学 中收集并整理了有关三角公式并赐予补充,其中就有他给出的恒等式 :【后记】三角函数名称的由来和补充想知道为何三角函数要叫做sin,cos 这些名字吗？经过了多方的查取资料,找到了下图： 第 5 页,共 10 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -上面这个图称为三角圆（半径精品资料欢迎下载sin 为1）,是用图形的方式表达各函数；其中我们可以看到,PM 线段,也就是圆中一条弦（对2 圆周角）的一半,所以称为正弦 ；而 cos 是 OM 线段,但 OMNP,故我们也可以将cos 视为NOP（90°-）的正弦值,也就是 的余角的正弦值,故称之为余弦；其余类推；另外,除了课本中教的六种三角函数外 ,我们仍查到了其他的三角函数 ,如上图中的 vers、covers 和 exsec；事实上,在历史上曾显现过的三角函数种类超过十种呢！但最终只剩下这六种常用 的；其他的仍有如半正矢（hav）、古德曼函数和反古德曼函数等；【补充：小历史】大部分的三角函数一开头都是由于天文上的需要而造出来的；在三角函数传入中国时,正、余矢函数仍未废弃,故徐光启将八种三角函数称为八线；后来由于矢类函数废弃不用,故八线之名渐被三角取代,但统一的名称仍是到了民国以后才确立的；泰勒斯Tales of Miletus约公元前 625-前 547,古希腊古希腊哲学家、自然科学家；生于小亚细亚西南海岸米利都,早年是商人,曾 游历巴比伦、埃及等地；泰勒斯是希腊最早的哲学学派 伊奥尼亚学派的创 始人,他几乎涉猎了当时人类的全部思想和活动领域,被尊为希腊七贤之 首；而他更是以数学上的发觉而出名的第一人；他认为到处有生命和运动,并 以水为万物的本源；泰勒斯在数学方面的划时代奉献是开头引入了命题证明的思想,它标志着人们对客观事 物的熟悉从体会上升到理论；这在数学史上是一次不平常的飞跃,其重要意义在于：保证命题的正确性,使理论立于不败之地；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载揭露各定理之间的内在联系,使数学构成一个严密的体系,为进一步进展打下基础；使数学命题具有充份的说服力,令人深信不疑；数学自此从详细的、试验的阶段过渡到抽象的、理论的阶段,逐步形成一门独立的、演译的科 学；证明命题是希腊几何学的基本精神,而泰勒斯是希腊几何学的先驱；在几何学中,以下的基本 成果归功于他：圆被任始终径所平分；等腰三角形的两底角相等；两条直线相交,对顶角相等；已知三角形两角和夹边,三角形即已确定；对半圆的圆周角是直角；相像三角形对应边成比例等等；泰勒斯在埃准时仍曾利用日影及比例关系算出金字塔的高,说明相像形已有初步熟悉；在天文学中他曾精确地猜测了公元前 585 年 5 月 28 日发生的日食,仍可能写过航海天文学一书,并已知按春分、夏至、秋分、冬至划分四季 是不等长的；阿尔-比鲁尼 al-Biruni 973-1050细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载比鲁尼生于今乌兹别克的一个城市,毕生从事科学争论和写作,共写了大约 146部著作,但留传至今的只有 22部；按已知其页数的著作估算,比鲁尼写出的手稿当有 13000页之多,当中几乎涉及到当时全部科学领域,如天文学、历史学、地理学、数学、力学、医学、葯物学、气象学等；比鲁尼特殊偏重于那些易受数学影响的学科,其大部份之著作均是天文学和占星术有关；他在数学的应用,特殊在数学的传播、东西方数学的沟通方面,做出了突出的奉献；欧拉（ Euler L eonhard,17071783）欧拉,瑞士数学家及自然科学家；在1707 年 4 月 15 日诞生于瑞士的巴塞尔, 1783 年 9月 18 日于俄国的彼得堡去逝；欧拉诞生于牧师家庭,自幼已受到父亲的训练；13 岁时入读巴塞尔高校, 15 岁高校毕业, 16 岁获得硕士学位；欧拉的父亲期望他学习神学 ,但他最感爱好的是数学 ；在上高校时 ,他已受到约翰第一伯努利的特殊指导,用心争论数学,直至 18 岁,他完全的舍弃当牧师的想法而专攻数学,于 19 岁时（ 1726 年）开头创作文章,并获得巴黎科学院奖金；1727 年,在丹尼尔伯努利的举荐下,到俄国的彼得堡科学院从事争论工作；并在 1731年接替丹尼尔第一伯努利,成为物理学教授；1735 年,他因工作过度以致右眼失明；在 1741 年,他受到普鲁士 腓特烈大帝的邀请到德国科学院担任物理数学所所长一职；他在柏林期间,大大的扩展了争论的内容,如行星运动、刚 体运动、热力学、弹道学、人口学等,这些工作与他的数学争论相互推动着；与此同时,他在微分方程、曲面微分几何及其他数学领域均有开创性的发觉；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载1766 年,他应俄国沙皇喀德林二世敦聘重回彼得堡；在 1771 年,一场重病使他的左眼亦完全失明；但他以其惊人的 记忆力和心算技巧连续从事科学创作；他通过与助手们的争论以及直接口授等方式完成了大量的科学著作,直至生命的 最终一刻；欧拉是数学史上最多产的数学家,我们现在习以为常的数学符号很多都是欧拉所创造介绍的,例如：函数符号 fx、圆周率 、自然对数的底 e、求和符号 、 log x、sin x、cos x以及虚数单位 i 等；乔治西蒙曾称他为数学界的莎士比亚；韦达 Francois Viè te（1540-1603）法国数学家；亦译维埃特；因其著作均用拉丁文 ta ）；1540 年生于普瓦图地区丰特奈勒孔特,发表,故名字当用拉丁文拼法,译为韦达 （Vi 1603 年 12 月 13 日卒于巴黎；早年在普瓦捷大学学习法律, 1560 年毕业后成为律师,后任过巴黎行政法院审查官,皇家私人律师和最高法院 律师；1595-1598 年对西班牙战争期间破译截获的西班牙密码,卓有成效；他业余争论数学,并自筹资金印刷和发行自己的著作；主要著作有：应用三角形的数学定律（1579 ）,给出精确到 5 位和 10 位小数的 6 种三角函数 表及造表方法,发觉 正切定律、和差化积 等三角公式,给出球面三角形的完整公式及记忆 法就：截角术（ 1615 年出版）,给出 sinnx 和 cosnx 的 绽开式；分析术入门（1591）,创设大量代数符号 ,引入未知量的运算 ,是最早的符号代数专著 ； 论方程的识别与订正（1615 年出版）,改进了三、四次方程的解法,给出三次方程不行约情形的三角解法,记载了闻名的韦达定理（方程根与系数的关系式）；各种数学解答（解析表达式,仍得到 的 10 位精确值等等；1593）中给出圆周率 值的 第一个细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 10 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精品资料 欢迎下载徐光启 公元 1562-1633年徐光启,字子先,号玄扈,生于上海,于 1604年考中进士,相继任礼部右侍郎、尚书、翰林院学士、东阁学士等,最终官至文渊阁高校士,他毕生致力于介绍西方科学,同时留意总结中国的固有科学遗产,编成巨著农政全书,成为我国近代科学的启蒙大师；徐光启除与利玛窦合译几何原本前六卷外,仍有测量全义 公元 1631年 ,这是西方三角学及测量术传入我国之始；公元1629年 崇祯二年 ,徐光启首次应用西方天文学和数学正确推算日蚀；同年七月,礼部打算开设历局,由徐光启组建,于是,一些西方传教士如龙华 尼 意大利人 、郑玉函 瑞士人 、汤如望 德国人 、罗雅谷 意大利人 先后参加了中 国的历法改革工作；从公元 1629至 1643年,明亡止,共完成了崇祯历书137 卷,主要介绍 当时欧洲天文学家第谷Tycho. Brahe 的地心学说 ,数学方面就以平面几何与球面三角据多；细心整理归纳 精选学习资料 第 10 页,共 10 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -