三角函数

公元五世纪印度数学家提出的概念
三角函数(Trigonometric functions),又叫圆函数、角函数或测角函数[2],基本初等函数之一,是以角度(数学上最常用弧度制,下同)为自变量,角度对应任意角终边与单位圆交点坐标或其比值为因变量的函数。三角函数在研究三角形和圆等几何形状的性质时有重要作用,也是研究周期性现象的基础数学工具。[3][4]数学分析上,周期函数三角函数亦定义为无穷级数[a]或特定微分方程[b]的解,它们的取值是任意实数值,并允许将正弦函数和余弦函数的域扩展到整个复平面,也将其他三角函数的域延伸到复平面(从中删除一些孤立点),因此取值也可以是复数值。[6]
三角函数的早期研究可以追溯到古代,但现代使用的三角函数是在中世纪发展起来的。古巴比伦古埃及人为了预测天体运行、制定历法和进行土地测量,积累了大量关于角度和边长关系的经验知识,公元前二世纪的喜帕恰斯制作了世界上第一张弦表,被认为是三角函数的雏形,后经托勒密进一步完善,首张弦表发表之后余弦表、正切表相继而出,十八世纪牛顿、欧拉等数学家对三角函数进行分析学上的研究,定义三角函数为无穷级数[7][8][9][10]
常见的三角函数包括正弦函数、余弦函数和正切函数。在航海学、测绘学、工程学等其他学科中,还会用到如余切函数、正割函数、余割函数、正矢函数[c]、余矢函数[d]、半正矢函数[e]、半余矢函数等其他的三角函数。其中,正弦、余弦、正切、余切、正割、余割六个三角函数中的每一个都有一个相应的反函数(称为反三角函数)。[1][3][11]不同的三角函数之间的关系可以通过几何直观或者计算得出,三角函数之间可以相互换算,通常称为三角恒等式,包括诱导公式、二倍角公式、三倍角公式、降幂公式等。[1]
三角函数一般用于计算三角形中未知长度的边和未知的角度,在导航、工程学以及物理学方面都有广泛的用途。[3][11]在数学中,还有一类与常见的三角函数(或圆函数)类似的函数,通常称为双曲函数(或类三角函数),最基本的双曲函数是双曲正弦函数sinh和双曲余弦函数cosh,进而推导更多双曲函数。[12]

发展历史