Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Раннее изучение треугольников можно проследить до 2-го тысячелетия до нашей эры в египетской математике ( Математический папирус Райнда ) и вавилонской математике . Тригонометрия также была широко распространена в математике Кушите . [1] Систематическое изучение тригонометрических функций началось в эллинистической математике и достигло Индии как часть эллинистической астрономии . [2] В индийской астрономии изучение тригонометрических функций процветало в период Гупта , особенно благодаря Арьябхате (шестой век н.э.), который открылсинусоидальная функция . В средние века изучение тригонометрии продолжалось в исламской математике такими математиками, как Аль-Хорезми и Абу аль-Вафа . Он стал самостоятельной дисциплиной в исламском мире , где были известны все шесть тригонометрических функций . Переводы арабских и греческих текстов привели к тому, что тригонометрия стала предметом изучения на латинском Западе, начиная с эпохи Возрождения с Региомонтана . Развитие современной тригонометрии изменилось в эпоху западного Просвещения , начиная с математики 17 века ( Исаак Ньютон иДжеймс Стирлинг ) и достигнув своей современной формы с Леонардом Эйлером (1748).

Этимология [ править ]

Термин «тригонометрия» произошел от греческого τρίγωνον trigōnon , «треугольник» и μέτρον metron , «мера». [3]

Современное слово «синус» происходит от латинского слова « синус» , что означает «залив», «лоно» или «складка», косвенно, через индийскую, персидскую и арабскую передачи, происходящее от греческого термина khordḗ «тетива, аккорд. ". Индусский термин для обозначения синуса на санскрите - джья, « тетива из лука», первоначально введенный индуистами и обычно использовавший три тригонометрические функции: джья, коти-джья и уткрама-джья. Индусы определяли их как функции дуги окружности, а не угла, отсюда их связь с тетивой лука, и, следовательно, «хорда дуги» для дуги называется «луком» (дхану, чапа). Его синонимы - джива, синджини, маурви, гуна и т. Д. Функция синуса позже была адаптирована в варианте дживы . [4] Санскритская джива была переведена (принята) на арабский язык как джиба , написанная jb جب. [5] [6] Это было затем истолковано как подлинное арабское слово jayb , означающее «грудь, складка, залив», [6] либо арабами, либо по ошибке европейских переводчиков, таких как Роберт Честерский , который перевелjayb на латынь как sinus . [5] В частности , sinus rectus arcus по Фибоначчи оказал влияние на определение термина « синус» . [7] Слова «минута» и «секунда» произошли от латинских фраз partes minutae primae и partes minutae secundae . [8] Это примерно переводится как «первые маленькие части» и «вторые маленькие части».

Развитие [ править ]

Древний Ближний Восток [ править ]

Древние египтяне и вавилоняне знали теоремы о соотношении сторон подобных треугольников на протяжении многих веков. Однако, поскольку в доэллинских обществах отсутствовала концепция угловой меры, вместо этого они ограничивались изучением сторон треугольников. [9]

В вавилонские астрономы хранятся подробные записи на восход и заход звезд , движением планет и Солнца и Луны затмений , все из которых требуется знакомство с угловых расстояний , измеренных на небесной сфере . [6] Основываясь на одной интерпретации клинописи Плимптона 322 (ок. 1900 г. до н.э.), некоторые даже утверждали, что у древних вавилонян была таблица секантов. [10] Однако ведется много споров относительно того, является ли это таблицей троек Пифагора , решением квадратных уравнений или тригонометрической таблицей .

С другой стороны, египтяне использовали примитивную форму тригонометрии для построения пирамид во 2-м тысячелетии до нашей эры. [6] Папирус Ахмеса , написанный египетский писец Амс (. С 1680-1620 до н.э.), содержит следующую проблему , связанную с тригонометрии: [6]

«Если высота пирамиды 250 локтей, а длина стороны основания 360 локтей, то какой у нее сикед

Решение проблемы, предложенное Ахмесом, - это отношение половины стороны основания пирамиды к ее высоте или отношение длины подъема к высоте ее грани. Другими словами, величина, которую он нашел для секеда, является котангенсом угла к основанию пирамиды и ее грани. [6]

Классическая древность [ править ]

Хорда угла образует дугу угла.

Древнегреческие и эллинистические математики использовали аккорд . Учитывая окружность и дугу на окружности, хорда - это линия, которая образует дугу. Серединный перпендикуляр хорды проходит через центр окружности и делит угол пополам. Одна половина разделенной пополам хорды - это синус половины разделенного пополам угла, то есть [11]

и, следовательно, функция синуса также известна как полухорда . Из-за этой связи ряд тригонометрических тождеств и теорем, которые известны сегодня, также были известны эллинистическим математикам, но в их эквивалентной аккордовой форме. [12] [13]

Хотя в трудах Евклида и Архимеда нет тригонометрии , в строгом смысле этого слова есть теоремы, представленные геометрическим способом (а не тригонометрическим способом), которые эквивалентны определенным тригонометрическим законам или формулам. [9] Например, предложения двенадцать и тринадцать второй книги Элементов - это законы косинусов для тупых и острых углов соответственно. Теоремы о длинах хорд являются приложениями закона синусов . А теорема Архимеда о сломанных хордах эквивалентна формулам для синусов сумм и разностей углов. [9] Для компенсации отсутствия таблицы аккордовматематики времен Аристарха иногда использовали утверждение, что в современных обозначениях sin  α / sin  β  <  α / β  <tan  α / tan  β всякий раз, когда 0 ° <β <α <90 °, теперь известное как неравенство Аристарха . [14]

Первый тригонометрические таблицы, по- видимому , составленный Гиппарх из Никеи (180 - 125 до н.э.), который в настоящее время , следовательно , известный как «отец тригонометрии.» [15] Гиппарх был первым, кто ввел в таблицу соответствующие значения дуги и хорды для ряда углов. [7] [15]

Хотя неизвестно, когда систематическое использование круга 360 ° вошло в математику, известно, что систематическое введение круга 360 ° произошло немного после того, как Аристарх Самосский написал О размерах и расстояниях Солнца и Луны (ок. 260 г. до н.э.), так как он измерял угол в долях квадранта. [14] Кажется, что систематическое использование круга на 360 ° во многом связано с Гиппархом и его таблицей аккордов . Гиппарх, возможно, заимствовал идею этого деления у Гипсика, который ранее разделил день на 360 частей, что могло быть предложено вавилонской астрономией. [16]В древней астрономии зодиак делился на двенадцать «знаков» или тридцать шесть «деканов». Сезонный цикл, составляющий примерно 360 дней, мог бы соответствовать знакам и деканам зодиака, если бы каждый знак был разделен на тридцать частей, а каждый декан - на десять частей. [8] Благодаря вавилонской шестидесятеричной системе счисления каждый градус делится на шестьдесят минут, а каждая минута делится на шестьдесят секунд. [8]

Теорема Менелая

Менелай Александрийский (ок. 100 г. н.э.) написал в трех книгах свой Sphaerica . В Книге I он установил основу для сферических треугольников, аналогичную евклидовой основе для плоских треугольников. [13] Он устанавливает теорему, которая не имеет евклидова аналога, что два сферических треугольника конгруэнтны, если соответствующие углы равны, но он не различал конгруэнтные и симметричные сферические треугольники. [13] Другая теорема, которую он устанавливает, заключается в том, что сумма углов сферического треугольника больше 180 °. [13] Книга II Sphaerica применяет сферическую геометрию к астрономии. А в третьей книге содержится «теорема Менелая». [13]Далее он привел свое знаменитое «правило шести величин». [17]

Позже Клавдий Птолемей (ок. 90 - ок. 168 г. н.э.) расширил аккорды Гиппарха в круге в его Альмагесте , или « Математический синтаксис» . Альмагест - это в первую очередь работа по астрономии, а астрономия опирается на тригонометрию. Таблица хорд Птолемея дает длины хорд окружности диаметром 120 в зависимости от числа градусов  n в соответствующей дуге окружности для n в диапазоне от 1/2 до 180 с шагом 1/2. [18] Тринадцать книг Альмагеста являются наиболее влиятельным и значительным тригонометрическим произведением всей древности. [19]Теорема, которая была центральной в вычислении хорд Птолемеем, была тем, что все еще известно как теорема Птолемея, о том , что сумма произведений противоположных сторон циклического четырехугольника равна произведению диагоналей. Частный случай теоремы Птолемея появился как предложение 93 в « Данных Евклида» . Теорема Птолемея приводит к эквиваленту четырех формул суммы и разности для синуса и косинуса, которые сегодня известны как формулы Птолемея, хотя сам Птолемей использовал аккорды вместо синуса и косинуса. [19] Далее Птолемей вывел эквивалент формулы полуугла

[19]

Птолемей использовал эти результаты для создания своих тригонометрических таблиц, но невозможно определить, были ли эти таблицы получены из работы Гиппарха. [19]

Ни таблицы Гиппарха, ни таблицы Птолемея не сохранились до наших дней, хотя описания других древних авторов не оставляют сомнений в том, что они когда-то существовали. [20]

Пифагор открыл многие свойства того, что впоследствии стало тригонометрическими функциями. Теорема Пифагора , p 2 + b 2 = h 2, представляет собой представление фундаментального тригонометрического тождества sin 2 (x) + cos 2 (x) = 1. Длина 1 - гипотенуза любого прямоугольного треугольника и имеет длину катетов sin (x) и cos (x), где x является одним из двух непрямых углов. С учетом этого тождество, на котором основана тригонометрия, оказывается теоремой Пифагора.

Индийская математика [ править ]

Некоторые из первых и очень значительных достижений тригонометрии произошли в Индии . Влиятельные работы 4–5 веков нашей эры, известные как сиддханты (которых было пять, наиболее важная из которых - Сурья Сиддханта [21] ), впервые определили синус как современное соотношение между половиной угла и половиной аккорда. , а также определяют косинус, версинус и обратный синус . [22] Вскоре после этого другой индийский математик и астроном , Арьябхата (476–550 гг. Н.э.), собрал и расширил развитие сиддхант в важной работе под названием « Арьябхатия».. [23] сиддхант и Aryabhatiya содержат самые ранние сохранившиеся таблицы значений синуса и синус-верзус (1 - косинуса), значение в 3,75 ° с интервалом от 0 ° до 90 °, с точностью до 4 знаков после запятой. [24] Они использовали слова jya для синуса, kojya для косинуса, utkrama-jya для версина и otkram jya для обратного синуса. Слова jya и kojya в конечном итоге стали синусом и косинусом соответственно после описанного выше неправильного перевода.

В 7 веке Бхаскара I создал формулу для вычисления синуса острого угла без использования таблицы. Он также дал следующую формулу аппроксимации для sin ( x ) с относительной погрешностью менее 1,9%:

Позже, в VII веке, Брахмагупта переработал формулу

(также полученная ранее, как упоминалось выше) и формула интерполяции Брахмагупты для вычисления значений синуса. [10]

Еще одним более поздним индийским автором по тригонометрии был Бхаскара II в 12 веке. Бхаскара II разработал сферическую тригонометрию и обнаружил множество тригонометрических результатов.

Bhaskara II был один из первых , чтобы обнаружить и тригонометрические результаты , такие как:

Мадхава (ок. 1400 г.) сделал первые шаги в анализе тригонометрических функций и их разложений в бесконечные ряды . Он разработал концепции степенного ряда и ряда Тейлора и произвел разложения степенного ряда синуса, косинуса, тангенса и арктангенса. [25] [26] Используя приближения синуса и косинуса ряда Тейлора, он составил таблицу синусов с точностью до 12 знаков после запятой и таблицу косинусов с точностью до 9 знаков после запятой. Он также дал степенной ряд π и угол , радиус , диаметр и длину окружности.круга в терминах тригонометрических функций. Его работы были расширены его последователями в школе Кералы до 16 века. [25] [26]

Индийский текст Yuktibhāṣā содержит доказательство разложения функций синуса и косинуса, а также вывод и доказательство степенного ряда для обратного тангенса , открытого Мадхавой. Юктибхана также содержит правила нахождения синусов и косинусов суммы и разности двух углов.

Китайская математика [ править ]

Го Шоуцзин (1231–1316)

В Китае , Aryabhata стол «S синусов были переведены на китайский математической книге Кайюань Zhanjing , составленный в 718 нашей эры во время династии Тан . [28] Хотя китайцы преуспели в других областях математики, таких как сплошная геометрия, биномиальная теорема и сложные алгебраические формулы, ранние формы тригонометрии не пользовались таким широким признанием, как в более раннем греческом, эллинистическом, индийском и исламском мирах. [29] Вместо этого ранние китайцы использовали эмпирическую замену, известную как чунча , в то время как практическое использование плоской тригонометрии при использовании синуса, касательной и секущей было известно.[28] Однако это зародышевое состояние тригонометрии в Китае постепенно начало меняться и развиваться во время династии Сун (960–1279), когда китайские математики начали уделять больше внимания необходимости сферической тригонометрии в календарной науке и астрономических расчетах. [28] эрудит китайский ученый, математик и официальный Шен Куо (1031-1095)используемые тригонометрические функции для решения математических задач хорд и дуг. [28] Виктор Дж. Кац пишет, что в формуле Шена «техника пересечения кругов» он создал приближение дуги  s окружности с учетом диаметра  d , sagitta  v., и длину  c хорды, соединяющей дугу, длину которой он аппроксимировал как [30]

Сал Рестиво пишет, что работа Шена о длинах дуг окружностей послужила основой для сферической тригонометрии, разработанной в 13 веке математиком и астрономом Го Шоуцзином (1231–1316). [31] Как утверждают историки Л. Гаше и Джозеф Нидхэм, Го Шоуцзин использовал сферическую тригонометрию в своих расчетах для улучшения календарной системы и китайской астрономии . [28] [32] Наряду с более поздней иллюстрацией математических доказательств Го в Китае в 17 веке, Нидхэм утверждает, что:

Го использовал четырехугольную сферическую пирамиду, базальный четырехугольник которой состоял из одной экваториальной и одной эклиптической дуги вместе с двумя дугами меридиана , одна из которых проходила через точку летнего солнцестояния ... С помощью таких методов он смог получить дю люй. (степени экватора, соответствующие степеням эклиптики), ji cha (значения хорд для заданных дуг эклиптики) и cha lü (разница между хордами дуг, различающихся на 1 градус). [33]

Несмотря на достижения Шэнь и Го в тригонометрии, еще одна существенная работа по китайской тригонометрии не будет опубликована снова до 1607 года, когда китайский чиновник и астроном Сюй Гуанци (1562–1633) и итальянский иезуит Маттео Риччи дважды опубликовали «Элементы Евклида» (1552–1610). [34]

Средневековый исламский мир [ править ]

Страница из Китаб аль-джебр ва-ль- мукабала по Аль-Хорезми (с. Д. 820)

Предыдущие работы были впоследствии переведены и расширены в средневековом исламском мире на мусульманских математиков в основном персидского и арабского происхождения , которые провозглашенному большое количество теорем, освобожденными предмет тригонометрии от зависимости от полного четырехугольника , как это имело место в математике эллинизма в связи к применению теоремы Менелая . По словам Кеннеди, именно после этого развития исламской математики «возникла первая настоящая тригонометрия в том смысле, что только тогда объектом исследования стал сферический или плоский треугольник , его стороны и углы ».[35]

Были также известны методы работы со сферическими треугольниками, в частности, метод Менелая Александрийского , который разработал «теорему Менелая» для решения сферических задач. [13] [36] Однако Кеннеди указывает, что, хотя в доисламской математике было возможно вычислить величины сферической фигуры, в принципе, с помощью таблицы аккордов и теоремы Менелая, применение Теорема к сферическим задачам была очень сложной на практике. [37] Чтобы соблюдать священные дни по исламскому календарю, в которых время определялось фазами луны , астрономы первоначально использовали метод Менелая для расчета положения Луны извезд , хотя этот метод оказался неуклюжим и сложным. Он включал создание двух пересекающихся прямоугольных треугольников ; Применяя теорему Менелая, можно было решить одну из шести сторон, но только если были известны другие пять сторон. Для того, чтобы определить время от солнца «сек высоты , например, повторное применение Менелой» теоремы требовалась. Для средневековых исламских астрономов было очевидной проблемой найти более простой тригонометрический метод. [38]

В начале 9 века нашей эры Мухаммад ибн Муса аль-Хваризми создал точные таблицы синусов и косинусов, а также первую таблицу касательных. Он также был пионером сферической тригонометрии . В 830 году нашей эры Хабаш аль-Хасиб аль-Марвази составил первую таблицу котангенсов. [39] [40] Мухаммад ибн Джабир аль-Харрани аль-Баттани (Альбатениус) (853–929 гг. Н.э.) открыл взаимные функции секанса и косеканса и составил первую таблицу косекансов для каждой степени от 1 ° до 90 °. [40]

К 10 веку нашей эры в работах Абу аль-Вафа аль-Бузджани мусульманские математики использовали все шесть тригонометрических функций . [41] Абу аль-Вафа имел таблицы синусов с шагом 0,25 °, с точностью до 8 десятичных знаков и точные таблицы значений тангенса. [41] Он также разработал следующую тригонометрическую формулу: [42]

(частный случай формулы Птолемея для сложения углов; см. выше)

В своем первоначальном тексте Абу аль-Вафа утверждает: «Если мы хотим этого, мы умножаем данный синус на косинус минут , и в результате получаем половину синуса двойного». [42] Абу аль-Вафа также установил тождества сложения углов и разности, представленные с полными доказательствами: [42]

Для второй в тексте говорится: «Мы умножаем синус каждой из двух дуг на косинус других минут . Если нам нужен синус суммы, мы складываем произведения, если нам нужен синус разницы. , берем их разницу ». [42]

Он также открыл закон синусов для сферической тригонометрии: [39]

Также в конце 10 и начале 11 веков нашей эры египетский астроном Ибн Юнус провел множество тщательных тригонометрических вычислений и продемонстрировал следующую тригонометрическую идентичность : [43]

Аль- Джаяни (989–1079) из Аль-Андалуса написал книгу о неизвестных дугах сферы , которая считается «первым трактатом по сферической тригонометрии ». [44] Он «содержит формулы для правых треугольников , общий закон синусов и решение сферического треугольника с помощью полярного треугольника». Позднее этот трактат оказал «сильное влияние на европейскую математику», и его «определение отношений как чисел» и «метод решения сферического треугольника, когда все стороны неизвестны», вероятно, повлияли на Региомонтана . [44]

Метод триангуляции был впервые разработан мусульманскими математиками, которые применили его к практическим применениям, таким как геодезия [45] и исламская география , как это описал Абу Райхан Бируни в начале 11 века. Сам Бируни представил методы триангуляции для измерения размеров Земли и расстояний между различными местами. [46] В конце 11 века Омар Хайям (1048–1131) решил кубические уравнения, используя приближенные численные решения, найденные путем интерполяции в тригонометрических таблицах. В 13 веке Насир ад-Дин ат-Тусибыл первым, кто стал рассматривать тригонометрию как математическую дисциплину, независимую от астрономии, и развил сферическую тригонометрию в ее нынешней форме. [40] Он перечислил шесть различных случаев прямоугольного треугольника в сферической тригонометрии, а в своей работе « О секторном рисунке» изложил закон синусов для плоских и сферических треугольников, открыл закон касательных для сферических треугольников и представил доказательства обоих этих законов. [47] Насир ад-Дин ат-Туси был описан как создатель тригонометрии как самостоятельной математической дисциплины. [48] [49] [50]

В 15 веке Джамшид аль-Каши представил первое явное изложение закона косинусов в форме, пригодной для триангуляции . [ необходимая цитата ] Во Франции закон косинусов до сих пор называют теоремой Аль-Каши . Он также дал тригонометрические таблицы значений функции синуса для четырех шестидесятеричных цифр (эквивалентных 8 десятичным знакам) для каждого 1 ° аргумента с добавлением разностей для каждой 1/60 1 °. [ необходима цитата ] Улугбег также дает точные таблицы синусов и касательных с точностью до 8 десятичных знаков примерно в одно и то же время. [цитата необходима ]

Европейский ренессанс и позже [ править ]

В 1342 году Леви бен Гершон, известный как Герсонид , написал « О синусах, хордах и дугах» , в частности доказав закон синусов для плоских треугольников и представив пятизначные таблицы синусов . [51]

Упрощенная тригонометрическая таблица « toleta de marteloio » использовалась моряками в Средиземном море в 14-15 веках для расчета навигационных курсов. Он описан Рамоном Лулллом с Майорки в 1295 году и изложен в атласе венецианского капитана Андреа Бьянко 1436 года .

Региомонтан был, возможно, первым математиком в Европе, который рассматривал тригонометрию как отдельную математическую дисциплину [52] в его De triangulis omnimodis, написанном в 1464 году, а также в его более позднем Tabulae directionum, который включал функцию касательной без названия. Opus Palatinum де triangulis из Ретика , ученик Коперника , был , вероятно, первым в Европе , чтобы определить тригонометрические функции непосредственно в терминах правильных треугольников вместо окружностей, с таблицами для всех шести тригонометрических функций; эта работа была закончена учеником Ретикуса Валентином Отоном в 1596 году.

В 17 веке Исаак Ньютон и Джеймс Стирлинг разработали общую формулу интерполяции Ньютона – Стирлинга для тригонометрических функций.

В 18 - м веке, Leonhard Euler «s Введении в анализ бесконечно малых (1748) был в основном отвечает за создание аналитической обработки тригонометрических функций в Европе, черпающие свои бесконечные ряды и представление„ формулу Эйлера “  е ие  = соз  х  +  я  грех  х . Эйлер использовал почти современные сокращения sin. , cos. , танг. , детская кроватка. , сек. , и cosec. До этого Роджер Котес вычислял производную синуса в своей Harmonia Mensurarum.(1722). [53] Также в 18 веке Брук Тейлор определил общий ряд Тейлора и дал расширения ряда и приближения для всех шести тригонометрических функций. Работы Джеймса Грегори в 17 веке и Колина Маклорена в 18 веке также оказали большое влияние на развитие тригонометрических рядов.

См. Также [ править ]

  • Греческая математика
  • История математики
  • Тригонометрические функции
  • Тригонометрия
  • Таблица аккордов Птолемея
  • Таблица синусов Арьябхаты
  • Рациональная тригонометрия

Цитаты и сноски [ править ]

  1. Отто Нойгебауэр (1975). История древней математической астрономии. 1 . Springer-Verlag. п. 744. ISBN 978-3-540-06995-9.
  2. Перейти ↑ Katz 1998 , p. 212.
  3. ^ «тригонометрия» . Интернет-словарь этимологии .
  4. ^ Jambhekar, Ashok (январь 1983). «Индийские книги квартала». Ежеквартально Индия: Журнал международных отношений . 39 (1): 106–108. DOI : 10.1177 / 097492848303900122 . ISSN 0974-9284 . 
  5. ↑ a b Boyer 1991 , стр. 252 : Это был перевод Роберта Честерского с арабского, в результате которого появилось слово «синус». В тригонометрии индусы дали полуаккорду имя джива, а арабы приняли это название как джиба. В арабском языке есть также слово jaib, означающее «залив» или «залив». Когда Роберт Честерский пришел переводить техническое слово jiba, он, кажется, перепутал его со словом jaib (возможно, потому, что гласные были опущены); поэтому он использовал слово «синус», латинское слово, означающее «залив» или «вход».
  6. ^ Б с д е е Maor, Эли (1998). Тригонометрические наслаждения . Издательство Принстонского университета . п. 20 . ISBN 978-0-691-09541-7.
  7. ^ а б О'Коннор, JJ; Робертсон, EF (1996). «Тригонометрические функции» . Архив истории математики MacTutor .
  8. ^ a b c Бойер, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. стр.  166 -167. Следует напомнить, что со времен Гиппарха до наших дней не было таких понятий, как тригонометрические соотношения . Греки, а после них индусы и арабы использовали тригонометрические линии.. Сначала они принимали форму, как мы видели, аккордов в круге, и Птолемей стал обязан связывать числовые значения (или приближения) с аккордами. [...] Не исключено, что мера в 260 градусов была перенесена из астрономии, где зодиак был разделен на двенадцать «знаков» или 36 «деканов». Цикл времен года, составляющий примерно 360 дней, легко можно было бы привести в соответствие системе зодиакальных знаков и деканов, разделив каждый знак на тридцать частей и каждый декан на десять частей. Наша общая система измерения углов может вытекать из этого соответствия. Более того, поскольку вавилонская позиционная система для дробей явно превосходила египетскую единичную дробь и греческую обычную дробь,для Птолемея было естественным разделить свои степени на шестьдесят partes minutae primae, каждая из последних на шестьдесят partes minutae secundae и т. д. Наши слова «минута» и «секунда» произошли от латинских фраз, которые переводчики использовали в этой связи. Несомненно, именно шестидесятеричная система привела к тому, что Птолемей разделил диаметр своего тригонометрического круга на 120 частей; каждую из них он далее разделил на шестьдесят минут и каждую минуту продолжительностью шестьдесят секунд.
  9. ^ a b c Бойер, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. стр.  158 -159.Тригонометрия, как и другие разделы математики, не была делом одного человека или нации. Теоремы об отношении сторон подобных треугольников были известны и использовались древними египтянами и вавилонянами. Ввиду отсутствия в доэллинской эпохе концепции угловой меры такое исследование лучше было бы назвать «трилатерометрией» или мерой трехсторонних многоугольников (трехугольников), чем «тригонометрией», мерой частей треугольника. У греков мы сначала находим систематическое изучение отношений между углами (или дугами) в окружности и длинами хорд, соединяющих их. Свойства хорд, как меры центрального и вписанного углов в окружности, были знакомы грекам времен Гиппократа,и вполне вероятно, что Евдокс использовал соотношения и угловые меры для определения размера Земли и относительных расстояний до Солнца и Луны. В работах Евклида нет тригонометрии в строгом смысле этого слова, но есть теоремы, эквивалентные конкретным тригонометрическим законам или формулам. Предложения II.12 и 13Элементами , например, являются законы косинусов для тупых и острых углов соответственно, изложенные на геометрическом, а не тригонометрическом языке и доказанные методом, аналогичным тому, который использовал Евклид в связи с теоремой Пифагора. Теоремы о длинах хорд по сути являются приложениями современного закона синусов. Мы видели, что теорему Архимеда о разорванной хорде легко перевести на тригонометрический язык, аналогично формулам для синусов сумм и разностей углов.
  10. ^ а б Джозеф 2000 , стр. 383–384.
  11. ^ Кац, Виктор Дж. (1998), История математики: Введение (2-е изд.), Аддисон Уэсли Лонгман, стр. 143, ISBN 0-321-01618-1
  12. ^ Поскольку в этих исторических расчетах не использовалась единичная окружность, длина радиуса была необходима в формуле. Сравните это с современным использованием функции crd, которая предполагает единичный круг в своем определении.
  13. ^ a b c d e f Бойер, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. п.  163 . В Книге I этого трактата Менелай устанавливает основу для сферических треугольников, аналогичную той, что у Евклида I для плоских треугольников. Включена теорема без евклидова аналога - что два сферических треугольника равны, если соответствующие углы равны (Менелай не различал конгруэнтные и симметричные сферические треугольники); и теорема A  +  B  +  C  > 180 ° установлена. Вторая книга Sphaericaописывает применение сферической геометрии к астрономическим явлениям и представляет небольшой математический интерес. Книга III, последняя, ​​содержит хорошо известную «теорему Менелая» как часть того, что по сути является сферической тригонометрией в типичной греческой форме - геометрии или тригонометрии хорд в окружности. В кружке на рис. 10.4 мы должны написать, что хорда AB в два раза больше синуса половины центрального угла AOB (умноженного на радиус окружности). Менелай и его греческие последователи вместо этого называли AB просто хордой, соответствующей дуге AB. Если BOB '- это диаметр окружности, то хорда A' равна удвоенному косинусу половины угла AOB (умноженному на радиус окружности).
  14. ^ a b Бойер, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. п.  159 . Вместо этого у нас есть трактат о размерах и расстояниях Солнца и Луны , возможно, составленный ранее (около 260 г. до н.э.)., что предполагает геоцентрическую вселенную. В этой работе Аристарх заметил, что, когда Луна только наполовину полная, угол между линиями взгляда на Солнце и Луну меньше прямого угла на одну тридцатую квадранта. (Систематическое введение круга в 360 ° произошло немного позже. На современном тригонометрическом языке это означало бы, что отношение расстояния от Луны к расстоянию до Солнца (отношение ME к SE на рис. 10.1) есть грех ( 3 °). Тригонометрические таблицы еще не были разработаны, Аристарх прибег к известной геометрической теореме того времени, которая теперь будет выражена в неравенствах sin α / sin β <α / β <tan α / tan β, для 0 ° <β <α <90 °.)
  15. ^ a b Бойер, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. п.  162 .В течение примерно двух с половиной веков, от Гиппократа до Эратосфена, греческие математики изучали взаимосвязи между линиями и кругами и применяли их в различных астрономических задачах, но систематической тригонометрии не последовало. Затем, предположительно во второй половине II века до нашей эры, первая тригонометрическая таблица была составлена ​​астрономом Гиппархом из Никеи (ок. 180 - ок. 125 до н. Э.), Который таким образом получил право называться «отцом тригонометрия ». Аристарх знал, что в данном круге отношение дуги к хорде уменьшается по мере уменьшения дуги от 180 ° до 0 °, стремясь к пределу 1. Однако, похоже, что только после того, как Гиппарх предпринял эту задачу, кто-либо табулировал соответствующие значения дуга и хорда для целого ряда углов.
  16. ^ Бойер, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. п. 162 . Неизвестно, когда именно систематическое использование круга 360 ° вошло в математику, но, по-видимому, это во многом связано с Гиппархом в связи с его таблицей аккордов. Возможно, что он заменил Гипсикла, который ранее разделил день на части, что, возможно, было предложено вавилонской астрономией.
  17. Перейти ↑ Needham 1986 , p. 108.
  18. ^ Тумер, Джеральд Дж. (1998). Альмагест Птолемея . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-00260-6.
  19. ^ a b c d Boyer, Карл Бенджамин (1991). «Греческая тригонометрия и измерение». История математики . Джон Вили и сыновья. стр.  164 -166.Теорема Менелая сыграла фундаментальную роль в сферической тригонометрии и астрономии, но, безусловно, самая влиятельная и значимая тригонометрическая работа всей древности была написана Птолемеем Александрийским примерно через полвека после Менелая. [...] О жизни автора мы так же мало осведомлены, как и о жизни автора Элементов. Мы не знаем, когда и где родились Евклид и Птолемей. Мы знаем, что Птолемей проводил наблюдения в Александрии от нашей эры. 127–151 и, следовательно, предполагаем, что он родился в конце I века. Суид, писатель X века, сообщил, что Птолемей был жив при Марке Аврелии (император с 161 по 180 год нашей эры).
    Считается, что Альмагест Птолемея в значительной степени обязан своими методами Аккордам в круге.Гиппарха, но размер задолженности не может быть достоверно оценен. Ясно, что в астрономии Птолемей использовал каталог положений звезд, завещанный Гиппархом, но невозможно определить, были ли тригонометрические таблицы Птолемея в значительной степени заимствованы из его выдающегося предшественника. [...] Центральным в вычислении хорд Птолемея было геометрическое утверждение, все еще известное как «теорема Птолемея»: [...] то есть сумма произведений противоположных сторон вписанного четырехугольника равна произведению диагоналей. [...] Частный случай теоремы Птолемея появился в данных Евклида (предложение 93): [...] теорема Птолемея, следовательно,приводит к результату sin ( α  -  β ) = sin  α  cos β  - cos  α  sin  Β . Подобные рассуждения приводят к формуле [...] Эти четыре формулы суммы и разности, следовательно, часто известны сегодня как формулы Птолемея.
    Это была формула для синуса разности, или, точнее, хорды разности, которую Птолемей нашел особенно полезной при построении своих таблиц. Другая формула, которая ему очень пригодилась, была эквивалентом нашей формулы полуугла.
  20. Boyer, 1991 , стр. 158–168.
  21. Boyer 1991 , стр. 208.
  22. Boyer 1991 , стр. 209.
  23. Boyer 1991 , стр. 210.
  24. Boyer 1991 , стр. 215.
  25. ^ а б О'Коннор, JJ; Робертсон, EF (2000). «Мадхава Сангамаграммы» . Архив истории математики MacTutor .
  26. ^ а б Пирс, Ян Г. (2002). «Мадхава Сангамаграммы» . Архив истории математики MacTutor .
  27. ^ Чарльз Генри Эдвардс (1994). Историческое развитие математического анализа . Springer Study Edition Series (3-е изд.). Springer. п. 205. ISBN 978-0-387-94313-8.
  28. ^ а б в г д Нидхэм 1986 , стр. 109.
  29. Перейти ↑ Needham 1986 , pp. 108–109.
  30. Перейти ↑ Katz 2007 , p. 308.
  31. ^ Restivo 1992 , стр. 32.
  32. ^ Гоша 1917 , стр. 151.
  33. Перейти ↑ Needham 1986 , pp. 109–110.
  34. Перейти ↑ Needham 1986 , p. 110.
  35. ^ Кеннеди, ES (1969). «История тригонометрии». 31-й ежегодник . Вашингтон, округ Колумбия: Национальный совет учителей математики.( см. Haq, Syed Nomanul (1996). «Индийские и персидские корни». In Seyyed Hossein Nasr ; Oliver Leaman (eds.). History of Islamic Philosophy . Routledge . pp. 52–70 [60–63]. ISBN) 978-0-415-13159-9.)
  36. ^ О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Менелай Александрийский» , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс. «Книга 3 посвящена сферической тригонометрии и включает теорему Менелая».
  37. ^ Кеннеди, ES (1969). «История тригонометрии». 31-й ежегодник . Вашингтон, округ Колумбия: Национальный совет учителей математики: 337.( см. Haq, Syed Nomanul (1996). «Индийские и персидские корни». In Seyyed Hossein Nasr ; Оливер Лиман (ред.). History of Islamic Philosophy . Routledge . pp. 52–70 [68]. ISBN) 978-0-415-13159-9.)
  38. ^ Gingerich, Оуэн (апрель 1986). «Исламская астрономия» . Scientific American . 254 (10): 74. Bibcode : 1986SciAm.254d..74G . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0486-74 . Архивировано из оригинала на 2011-01-01 . Проверено 18 мая 2008 .
  39. ^ a b Жак Сезиано, "Исламская математика", стр. 157, в Селине, Хелайне ; Д'Амброзио, Убиратан , ред. (2000). Математика в разных культурах: история незападной математики . Springer Science + Business Media . ISBN 978-1-4020-0260-1.
  40. ^ a b c «тригонометрия» . Encyclopdia Britannica . Проверено 21 июля 2008 .
  41. ↑ a b Boyer 1991 , стр. 238.
  42. ^ a b c d Мусса, Али (2011). «Математические методы в Альмагесте Абу аль-Вафаха и определения Киблы». Арабские науки и философия . Издательство Кембриджского университета . 21 (1): 1–56. DOI : 10.1017 / S095742391000007X .
  43. Уильям Чарльз Брайс, « Исторический атлас ислама », стр. 413
  44. ^ а б О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Абу Абдаллах Мухаммад ибн Муад аль-Джайани» , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
  45. Дональд Рутледж Хилл (1996), «Инженерное дело», в Рошди Рашед, Энциклопедия истории арабской науки , Vol. 3, стр. 751–795 [769].
  46. ^ О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Абу Аррайхан Мухаммад ибн Ахмад аль-Бируни» , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
  47. ^ Берггрен, Дж. Леннарт (2007). «Математика в средневековом исламе». Математика Египта, Месопотамии, Китая, Индии и ислама: Справочник . Издательство Принстонского университета. п. 518. ISBN 978-0-691-11485-9.
  48. ^ "Биография Аль-Туси_насир" . www-history.mcs.st-andrews.ac.uk . Проверено 5 августа 2018 . Одним из наиболее важных вкладов ат-Туси в математику было создание тригонометрии как самостоятельной математической дисциплины, а не просто инструмента для астрономических приложений. В «Трактате о четырехугольнике» ат-Туси впервые изложил всю систему плоской и сферической тригонометрии. Эта работа действительно первая в истории по тригонометрии как независимому разделу чистой математики и первая, в которой изложены все шесть случаев для прямоугольного сферического треугольника.
  49. Перейти ↑ Berggren, JL (октябрь 2013 г.). «Исламская математика» . Кембриджская история науки . Издательство Кембриджского университета. С. 62–83. DOI : 10,1017 / CHO9780511974007.004 . ISBN 978-0-511-97400-7.
  50. ^ electricpulp.com. «USI, NAṢIR-AL-DIN I. Биография - Энциклопедия Iranica» . www.iranicaonline.org . Проверено 5 августа 2018 . Его главный вклад в математику (Nasr, 1996, стр. 208-214), как говорят, был в тригонометрии, которая впервые была составлена ​​им как самостоятельная дисциплина. Сферическая тригонометрия также обязана своим развитием его усилиям, и это включает в себя концепцию шести фундаментальных формул для решения сферических прямоугольных треугольников.
  51. ^ Чарльз Г. Симонсон (зима 2000). "Математика Леви бен Гершона, Ральбага" (PDF) . Бекхол Дерахеха Даеху . Издательство Университета Бар-Илан. 10 : 5–21.
  52. Boyer 1991 , стр. 274.
  53. Кац, Виктор Дж. (Ноябрь 1987 г.). «Исчисление тригонометрических функций» . Historia Mathematica . 14 (4): 311–324. DOI : 10.1016 / 0315-0860 (87) 90064-4 .. Доказательство Котеса упоминается на стр. 315.

Ссылки [ править ]

  • Бойер, Карл Бенджамин (1991). История математики (2-е изд.). ISBN компании John Wiley & Sons, Inc. 978-0-471-54397-8.
  • Гоше, Л. (1917). Обратите внимание на Sur La Trigonométrie Sphérique de Kouo Cheou-King .
  • Джозеф, Джордж Г. (2000). Гребень павлина: неевропейские корни математики (2-е изд.). Лондон: Penguin Books . ISBN 978-0-691-00659-8.
  • Кац, Виктор Дж. (1998). История математики / Введение (2-е изд.). Эддисон Уэсли. ISBN 978-0-321-01618-8.
  • Кац, Виктор Дж. (2007). Математика Египта, Месопотамии, Китая, Индии и ислама: Справочник . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-11485-9.
  • Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 3, Математика и науки о Небесах и Земле . Тайбэй: Caves Books, Ltd.
  • Рестиво, Сал (1992). Математика в обществе и истории: социологические вопросы . Дордрехт: Kluwer Academic Publishers. ISBN 1-4020-0039-1.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Антон фон Браунмюль (1903) Vorlesungen über Geschichte der Trigonometrie , через Интернет-архив