В математике значения тригонометрических функций можно выразить приближенно, как в , или точно, как в . Хотя тригонометрические таблицы содержат множество приблизительных значений, точные значения для определенных углов можно выразить с помощью комбинации арифметических операций и квадратных корней . Углы с тригонометрическими значениями, выражаемые таким образом, — это именно те углы, которые можно построить с помощью циркуля и линейки , и эти значения называются конструктивными числами .
Тригонометрические функции углов, кратных 15°, 18° или 22,5°, имеют простые алгебраические значения. Эти значения указаны в следующей таблице для углов от 0° до 90°. [1] В таблице ниже метка «Не определено» представляет собой соотношение Если кодовая область тригонометрических функций принимается в качестве действительных чисел, эти записи не определены , тогда как если кодовая область принимается в качестве проективно расширенных действительных чисел , эти записи принимают значение (см. деление на ноль ).
радианы
Степени
грех
потому что
загар
детская кроватка
сек
csc
Неопределенный
Неопределенный
Неопределенный
Неопределенный
Для углов за пределами этого диапазона тригонометрические значения можно найти, применяя тождества отражения и сдвига, такие как
Тригонометрическое число — это число, которое можно выразить как или косинус рационального кратного π синус радиан . [2] С случай синуса можно исключить из этого определения. Поэтому любое тригонометрическое число можно записать как , где k и n — целые числа. Это число можно рассматривать как действительную часть комплексного числа. . Формула Де Муавра показывает, что числа такого вида являются корнями из единицы :
Поскольку корень из единицы является корнем многочлена x н − 1, оно алгебраическое . Поскольку тригонометрическое число является средним из корня из единицы и его комплексно-сопряженного числа , а алгебраические числа замкнуты относительно арифметических операций, каждое тригонометрическое число является алгебраическим. [2] Минимальные полиномы тригонометрических чисел можно перечислить явно . [3] Напротив, по теореме Линдеманна-Вейерштрасса синус или косинус любого ненулевого алгебраического числа всегда трансцендентен. [4]
Действительная часть любого корня из единицы является тригонометрическим числом. По теореме Нивена единственными рациональными тригонометрическими числами являются 0, 1, −1, 1/2 и −1/2. [5]
Угол можно построить с помощью циркуля и линейки тогда и только тогда, когда его синус (или, что то же самое, косинус) можно выразить комбинацией арифметических операций и квадратных корней, примененных к целым числам. [6] Кроме того, угол, который является рациональным кратным радиан является конструктивным тогда и только тогда, когда оно выражается как радиан, где a и b — относительно простые целые числа, простая факторизация знаменателя b — это произведение некоторой степени двойки и любого количества различных простых чисел Ферма (простое число Ферма — это простое число на единицу, большее, чем степень двойки ). [7]
Так, например, является конструктивным углом, поскольку 15 является произведением простых чисел Ферма 3 и 5. Аналогично — это конструктивный угол, поскольку 12 — это степень удвоенного (4) простого числа Ферма (3). Но не является конструктивным углом, так как не является произведением различных простых чисел Ферма, поскольку оно содержит множитель 3 дважды, и также не является , поскольку 7 не является простым числом Ферма. [8]
Из приведенной выше характеристики следует, что угол целого числа градусов является конструктивным тогда и только тогда, когда это число градусов кратно 3 .
Значения синуса и косинуса 30 и 60 градусов получены путем анализа равностороннего треугольника . В равностороннем треугольнике все три угла равны и в сумме составляют 180°, следовательно, каждый угловой угол равен 60°. Разделив один угол пополам, особый прямоугольный треугольник получается с углами 30-60-90. По симметрии биссектриса равна половине стороны равностороннего треугольника, поэтому можно сделать вывод: . Тогда тождества Пифагора и отражения дают .
Если знаменатель b умножить на дополнительные коэффициенты 2, синус и косинус можно получить с помощью формул половинного угла . Например, 22,5° ( π /8 рад) составляет половину от 45°, поэтому его синус и косинус равны: [11]
Повторное применение формул половинного угла приводит к вложенным радикалам , в частности, к вложенным квадратным корням из 2 вида . В общем случае синус и косинус большинства углов формы можно выразить с помощью вложенных квадратных корней из 2 через . В частности, если можно записать угол как
Поскольку 17 — простое число Ферма, можно построить правильный 17-угольник , а это означает, что синусы и косинусы таких углов, как радианы можно выразить через квадратные корни. В частности, в 1796 году Карл Фридрих Гаусс показал, что: [13] [14]
Синусы и косинусы других конструктивных углов формы (для целых чисел ) можно вывести из этого.
Как обсуждалось в § Конструктивность , только определенные углы, которые являются рациональными кратными радианы имеют тригонометрические значения, которые можно выразить с помощью квадратных корней. Угол 1°, будучи радиан, имеет повторяющийся коэффициент 3 в знаменателе и, следовательно, невозможно выразить, используя только квадратные корни. Связанный с этим вопрос заключается в том, можно ли выразить это с помощью кубических корней. Можно использовать следующие два подхода, но оба приводят к выражению, включающему кубический корень комплексного числа .
Используя тождество тройного угла, мы можем определить как корень кубического многочлена: . Три корня этого многочлена равны , , и . С является конструктивным, выражение для него можно подставить в формулу Кардано, чтобы получить выражение для . Однако, поскольку все три корня кубического числа вещественны, это случай casus unducibilis , и выражение потребует извлечения кубического корня из комплексного числа. [15] [16]
^ Дурбха, Субраманьям (2012). «Геометрический метод нахождения тригонометрических отношений 22 ½ ° и 75 °». Математика в школе . 41 (3): 22–23. JSTOR 23269221 .
Бракен, Пол; Чижек, Иржи (2002). «вычисление квантовомеханических пертурбативных сумм в терминах квадратичных иррациональных чисел и их использование в приближении ζ(3)/π 3 ". Международный журнал квантовой химии . 90 : 42–53. doi : 10.1002/qua.1803 .
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: 42AE852AF14E067D29C509B9149F9364__1713118740 URL1:https://en.wikipedia.org/wiki/Trigonometric_number Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Exact trigonometric values - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть, любые претензии не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, денежную единицу можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)