三角正弦定义的多种形式,最简单单位菱形定义,小学知识就能明白
三角是联系几何和代数很重要一条纽带,也是初等数学与高等数学连接的通道之一。
最常见的两款定义
正弦的概念除了我们在高中人教2019年A版《数学必修一》第五章开始学习了定义正弦的几何方法,即利用单位圆与任意角a的终边交点P(x,y)的纵坐标来定义了正弦;
在初中北师大版《数学·九年级下册》第一章《直角三角形的边角关系》中给出了正弦的定义,如下图所写
这是目前大多数教材采用的定义方法。
两个高级一些的定义形式
在学习了高中人教2019年A版《数学必修一》第五章以后,在课后的练习题目中,就会遇到无穷级数方法给出的定义:
英国数学家G·哈代在著作《纯数学教程》中给出了不太常见的除以上两种定义外的其他两种定义:
(1)无穷乘积方法定义
(2)积分定义反函数方法:
反正切函数用积分定义为:
根据反函数得到:
单位菱形定义法
不过在学习中,物理教学中对正弦的需求要早于数学学习的安排。
这就是一个现实的问题。
是不是可以更早地满足学习物理的需要,而不需要几何的相似三角形或者圆的有关知识,而给出比较简单定义,让学习三角正弦的概念在原有小学学习完后就能在小学的知识上,用小学的知识来衔接,给出定义可以更好地衔接上?
在解决这个问题上,张景中院士提出了单位菱形(边长为1的菱形)面积定义正弦的几何方法。
如下图所示:
边长为1,夹角为α的菱形面积定义为α的正弦,这个定义比较简单,只要会小学的的菱形面积就可以了。
这是极大的创意,小学毕业就可以很好地学习三角函数的定义,克服其他科目需要而这部分数学知识后开的缺点。
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