三角學(xué)的歷史

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

早期三角學(xué)不是一門獨(dú)立的學(xué)科,而是依附于天文學(xué),是天文觀測結(jié)果推算的一種方法,因而最先發(fā)展起來的是球面三角學(xué).希臘、印度、阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)中都有三角學(xué)的內(nèi)容,可大都是天文觀測的副產(chǎn)品.例如,古希臘門納勞斯(Menelaus of Alexandria,公元100年左右)著《球面學(xué)》,提出了三角學(xué)的基礎(chǔ)問題和基本概念,特別是提出了球面三角學(xué)的門納勞斯定理;50年后,另一個(gè)古希臘學(xué)者托勒密(Ptolemy)著《天文學(xué)大成》,初步發(fā)展了三角學(xué).而在公元499年,印度數(shù)學(xué)家阿耶波多(ryabhata I)也表述出古代印度的三角學(xué)思想;其后的瓦拉哈米希拉(Varahamihira,約505~587)最早引入正弦概念,并給出最早的正弦表;公元10世紀(jì)的一些阿拉伯學(xué)者進(jìn)一步探討了三角學(xué).當(dāng)然,所有這些工作都是天文學(xué)研究的組成部分.直到納西爾。ǎ蝍sir ed-Din al Tusi,1201~1274)的《橫截線原理書》才開始使三角學(xué)脫離天文學(xué),成為純粹數(shù)學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支.而在歐洲,最早將三角學(xué)從天文學(xué)獨(dú)立出來的數(shù)學(xué)家是德國人雷格蒙塔努斯(J·Regiomontanus,1436~1476).

雷格蒙塔努斯的主要著作是1464年完成的《論各種三角形》.這是歐洲第一部獨(dú)立于天文學(xué)的三角學(xué)著作.全書共5卷,前2卷論述平面三角學(xué),后3卷討論球面三角學(xué),是歐洲傳播三角學(xué)的源泉.雷格蒙塔努斯還較早地制成了一些三角函數(shù)表.

雷格蒙塔努斯的工作為三角學(xué)在平面和球面幾何中的應(yīng)用建立了牢固的基礎(chǔ).他去世以后,其著作手稿在學(xué)者中廣為傳閱,并最終出版,對16世紀(jì)的數(shù)學(xué)家產(chǎn)生了相當(dāng)大的影響,也對哥白尼等一批天文學(xué)家產(chǎn)生了直接或間接的影響.

三角學(xué)一詞的英文是trigonometry,來自拉丁文tuigonometuia.最先使用該詞的是文藝復(fù)興時(shí)期的德國數(shù)學(xué)家皮蒂斯楚斯(B.Pitiscus,1561~1613),他在1595年出版的《三角學(xué):解三角形的簡明處理》中創(chuàng)造這個(gè)詞.其構(gòu)成法是由三角形(tuiangulum)和測量(metuicus)兩字湊合而成.要測量計(jì)算離不開三角函數(shù)表和三角學(xué)公式,它們是作為三角學(xué)的主要內(nèi)容而發(fā)展的.

16世紀(jì)三角函數(shù)表的制作首推奧地利數(shù)學(xué)家雷蒂庫斯(G.J.Rhetucus,1514~1574).他1536年畢業(yè)于滕貝格(Wittenbery)大學(xué),留校講授算術(shù)和幾何.1539年赴波蘭跟隨著名天文學(xué)家哥白尼學(xué)習(xí)天文學(xué),1542年受聘為萊比錫大學(xué)數(shù)學(xué)教授.雷蒂庫斯首次編制出全部6種三角函數(shù)的數(shù)表,包括第一張?jiān)敱M的正切表和第一張印刷的正割表.

17世紀(jì)初對數(shù)發(fā)明后大大簡化了三角函數(shù)的計(jì)算,制作三角函數(shù)表已不再是很難的事,人們的注意力轉(zhuǎn)向了三角學(xué)的理論研究.不過三角函數(shù)表的應(yīng)用卻一直占據(jù)重要地位,在科學(xué)研究與生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用.

三角公式是三角形的邊與角、邊與邊或角與角之間的關(guān)系式.三角函數(shù)的定義已體現(xiàn)了一定的關(guān)系,一些簡單的關(guān)系式在古希臘人以及后來的阿拉伯人中已有研究.

文藝復(fù)興后期,法國數(shù)學(xué)家韋達(dá)(F.Vieta)成為三角公式的集大成者.他的《應(yīng)用于三角形的數(shù)學(xué)定律》(1579)是較早系統(tǒng)論述平面和球面三角學(xué)的專著之一.其中第一部分列出6種三角函數(shù)表,有些以分和度為間隔.給出精確到5位和10位小數(shù)的三角函數(shù)值,還附有與三角值有關(guān)的乘法表、商表等.第二部分給出造表的方法,解釋了三角形中諸三角線量值關(guān)系的運(yùn)算公式.除匯總前人的成果外,還補(bǔ)充了自己發(fā)現(xiàn)的新公式.如正切定律、和差化積公式等等.他將這些公式列在一個(gè)總表中,使得任意給出某些已知量后,可以從表中得出未知量的值.該書以直角三角形為基礎(chǔ).對斜三角形,韋達(dá)仿效古人的方法化為直角三角形來解決.對球面直角三角形,給出計(jì)算的完整公式及其記憶法則,如余弦定理,1591年韋達(dá)又得到多倍角關(guān)系式,1593年又用三角方法推導(dǎo)出余弦定理.

1722年英國數(shù)學(xué)家棣莫弗(A.De Meiver)得到以他的名字命名的三角學(xué)定理

 ?(cosθ±isinθ)n=cosnθ+isinnθ,

并證明了n是正有理數(shù)時(shí)公式成立;1748年歐拉(L.Euler)證明了n是任意實(shí)數(shù)時(shí)公式也成立,他還給出另一個(gè)著名公式

 ?eiθ=cosθ+isinθ,

對三角學(xué)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用.

近代三角學(xué)是從歐拉的《無窮分析引論》開始的.他定義了單位圓,并以函數(shù)線與半徑的比值定義三角函數(shù),他還創(chuàng)用小寫拉丁字母a、b、c表示三角形三條邊,大寫拉丁字母A、B、C表示三角形三個(gè)角,從而簡化了三角公式.使三角學(xué)從研究三角形解法進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為研究三角函數(shù)及其應(yīng)用,成為一個(gè)比較完整的數(shù)學(xué)分支學(xué)科.而由于上述諸人及19世紀(jì)許多數(shù)學(xué)家的努力,形成了現(xiàn)代的三角函數(shù)符號和三角學(xué)的完整的理論.

參考文獻(xiàn)

1 梁宗巨,等.世界數(shù)學(xué)通史(下).沈陽:遼寧教育出版社,2001


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