Hero Image
直角三角形の三角比

直角三角形の辺の寸法と角度の寸法を関連付ける 3 つの特性を証明しましょう。彼らは、私たちがこれまで研究してきたサイクルの三角法を、すべてが始まった三角形の三角法に結び付けます。 歴史 ミレトス物語 (紀元前6世紀) は、エジプトの大ピラミッドの影と棒の影を比較してその高さを測ったと言われています。同じ瞬間、太陽は両方の物体と同じ角度を形成し、高さと影の比率は両方とも同じです。これはまさにこの章の考え方です。角度が固定されると、直角三角形の 2 つの辺の比率も固定されます。ただし、タレスの場合、これらの比率の名前や表はまだありませんでした。この物語は、ディオゲネス・ラエルティウスやプルタルコスなど、ずっと後の作家によって私たちに伝えられました。 ミレトスのタレスとは誰ですか? テイルズ (紀元前 624 ~ 546 頃) は、現在のトルコ沿岸にあるギリシャの裕福な都市ミレトスに住んでおり、 ギリシャ人は彼を七賢人 の一人に数えていました。彼は、神に頼らずに自然を説明しようとした最初の人物として、そして彼にとって、すべては水から生じたものであり、幾何学的な性質を単に利用するのではなく実証した最初の人物として記憶されています。歴史家ヘロドトスは、紀元前 585 年にリディア人とメディア人の戦闘を中断する日食を予言したと述べています。 2 つの逸話が彼の名声の 2 つの側面を示しています。プラトンは、タレスが夜に星を見ながら歩いているときに井戸に落ち、足元にあるものを見ずに空に何があるかを知りたがったことを奴隷に笑われたと述べています。アリストテレスによれば、哲学は役に立たないと非難されたタレスは、天文学によってオリーブの大収穫を予言し、その地域のすべてのオリーブ圧搾機を前もって借りて金持ちになったが、それは哲学者がいつでも好きなときにお金を稼げることを証明するためだったという。 タレスと大ピラミッド: 同時に、高さと影の比率はピラミッドと棒で同じです。太陽の高さを変更します。影は変わりますが、計算された高さは変わりません。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。 書籍に登場する直角三角形。 バグダッドの影板と現代の板の間で、その名前が記された直角三角形が何度も描かれ、再描画されました。 c. 850ハバシュ アル ハシブ (アフマド イブン アブダラ) は、天文学の原稿で影と半文字列を使用しています。 1220ピサのレオナルド (フィボナッチ) は、幾何学の実践で、土地の測定に弦と三角形を適用しています。 1551レティカスは、正三角形の中で、直角三角形の辺によって6つの関数を定義しています。 1558フランチェスコ・ マウロリコは、球面の表と三角形を含むメネラウスの球面を編集します。 1620エドマンド・ ガンターは、三角柱で副洞と副接線を紹介しています。 出典: 物語 (MacTutor) · ディオゲネス ラエルティウス、著名な哲学者の生涯、I.27 · アリストテレス、政治、I.11。 日常生活での応用 携帯電話で建物の高さ 傾斜計アプリは、頂上までの角度を測定します。建物から30m、$40^\circ$の場合、目の上の高さは$30\operatorname{tg} 40^\circ \approx 25{,}2$mです。 飛行機の着陸。 最終降下は滑走路から約 $3^\circ$: 10 km で行われ、飛行機の高さは $10\,000\operatorname{tg} 3^\circ \approx 524$ m です。 土地の傾斜。 測量士と技術者は、傾斜の接線によって土地を分類し、建設できる場所を決定します。 携帯電話で測定した建物の高さ: 距離、角度、接線。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

Hero Image
接線不等式

接線の場合、境界線は軸に平行な直線ではなくなり、中心を通る直線 $OT$ になります。これにより、 サイクルが 2 つの正反対の点に分割され、解は常に $O$ に関して対称な円弧のペアになります — $\pi$ の周期を持つ接線の反映です。 歴史 タンジェント という名前は、測定に使用する軸に由来しており、線分 $\overline{AT}$ は $A$ のサイクルの接線上にあります。この単語はラテン語でタンゲンスと呼ばれ、デンマークの数学者トーマス・ フィンケによって幾何学ロタンディ(1583)という本の中でセカンスとともに紹介されました。以前、アラブ人は日時計に関連した研究で、太陽に照らされた垂直棒の「影」としてこの大きさをすでに計算していました(第II章を参照)。 トーマス・フィンケとは誰だったのか トーマス フィンケ (1561 – 1656) は、当時デンマーク王国のフレンスブルクで生まれ、接線と正割に名前を与え、また、正接と正割に名前をもたらした本である幾何学幾何学 (「円の幾何学」) を出版したのはまだ 22 歳でした。接線の法則(第 X 章)。その後、イタリアとスイスで医学を学び、1591 年からはコペンハーゲン大学の教授となり、最初は数学、次に修辞学、最後に医学を学び、60 年以上教鞭を執りました。彼は95年に亡くなりましたが、これは当時の長寿記録でした。 出典: Fincke (MacTutor) · 三角関数 — 歴史 (MacTutor)。 日常生活での応用 アクセシビリティ。 ブラジルの基準では、傾斜角の 8,33% までの傾斜が制限されています: $\operatorname{tg}\alpha \le 0{,}0833$、つまり $\alpha \le 4{,}76^\circ$。 屋根。 セラミック タイルでは、水を排水するために、モデルに応じて約 30% の最小傾斜が必要です: $\operatorname{tg}\alpha \ge 0{,}30$、つまり $\alpha \ge 16{,}7^\circ$。 道路 「急勾配」標識は、勾配の接線が一定値を超える箇所があり、大型トラックにとって危険であることを警告します。 アクセシビリティ ノルムは正接不等式 $\operatorname{tg}\alpha \le 0{,}0833$ です。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

Hero Image
正接関数

接線は、サイクルの中心と点 $P$ を結ぶ直線の傾きを測定します。これは、$A$ でサイクルに接する垂直軸 (接線軸) で読み取られ、サインやコサインとは異なり、任意の実数値を取ることができます。 歴史 接線は円から遠く離れて生まれました、 それは影から生まれました。地面に突き刺された垂直の棒であるグノモンは、太陽の高さに応じて長さが異なる影を落とします。影と棒の比率は、今日の言葉で言えば、接線(または棒の位置に応じて余接)です。日時計と祈りの時間のため、イスラム世界の天文学者はこれらの比率を必要とし、 最初に知られている影表は860年頃にバグダッドで作られました。これらは通常ハバシュ・ アル・ ハシブによるものとされています。 1 世紀半後、アル= ビルーニは影に関する徹底的な論文で知られているすべてをまとめました。 「タンジェント」という名前は、トーマス・フィンケによる 1583 にのみ表示されます (第 VIII 章を参照)。 ハバシュ・アル・ハシブとは誰だったのか アフマド・イブン・アブダラ・アル=マルワジ (770 年頃 - 870 年頃)、として知られています。 ハバシュ・アル・ハシブ — 「計算者ハバシュ」 — 中央アジアのマルウで生まれ、バグダッドのカリフの宮廷で働いた アルマムン、ギリシャとインドの作品がアラビア語に翻訳された知恵の家を後援したのと同じ人物です。彼はカリフの命令によりバグダッドとダマスカスで行われた天体観測に参加し、何世紀にもわたって流通した天文表を編纂しました。アラブの伝記作家によると、彼は約100年生きたそうです。 アラブの天文学者の二つの影。立っている棒は、 太陽の高さの余接である直線の影を地面に投影します。壁に刺さった棒は壁にヴァースシャドウを投影し、それが接線となります。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。 出典: 三角関数 (MacTutor) · al-Biruni (MacTutor)。 日常生活での応用 スロープと屋根。 スロープの傾斜はパーセンテージで $100 \cdot \operatorname{tg}\alpha$ です。8% のスロープは水平 1 メートルごとに 8 cm 上昇します。 影。 角度高さ $\alpha$ で太陽に照らされた高さ $h$ の棒は、長さ $\dfrac{h}{\operatorname{tg}\alpha}$ の影を落とします。 ランプの傾きのパーセンテージは、角度の正接の 100 倍です。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

Hero Image
接線セグメント - 外接する四角形

円の外側の点から2つの接線が出ており、その接点までの2つの線分は同じ長さになります。 発見者 接線セグメントの等価性は、外部点を通る接線の引き方を教えるユークリッドの原論の命題III.17の直接の結果です。ここから、 内接円を持つ四角形では対辺の和は等しいというピトーの定理が生まれます。フランスの技術者アンリ・ ピトー は、1725 でそれを発表しました (彼に関する好奇心については以下を参照)。この逆数 — 向かい合う辺の和が等しい場合、四角形は内接円周を持ちます — は 19 世紀に証明され、 通常はヤコブ シュタイナー によるものと考えられています。 ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アンリ・ピトー。作者不明 作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ジェイコブ・シュタイナー。著者不明。ソースを表示 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 ピトーの定理の証明は、単純な性質がどのように多くの成果をもたらすかを示す良い例です。四角形の各頂点は円の外側の点であり、2 つの等しい接線セグメントを持っています。反対側を加算すると、各セグメントは各合計に 1 回だけ表示されます。 ピトーは職業的に数学者ではありませんでした。油圧工学者である彼は、フランス南部に水道橋と橋を建設し、 液体や気体の速度を測定し、現代の飛行機の動力にもなるピトー管を発明しました。 日常生活での応用 ベルトとプーリー 2 つのプーリーを包むベルトの直線部分は車輪に接しています。等しいプーリーでは、同じ長さになります。 自転車チェーン クラウンに接するように出発し、ラチェットに接するように到着します。 灯台の眺め 灯台の頂上から、丸い島に接する 2 つの視線は、その接点までの長さが同じです。 飛行機の速度 ピトー管は、定理と同じ技術者によって発明された、空気に対する飛行機の速度を測定するセンサーです。 出典: 要素、命題 III.17 · アンリ ピトー (Wikipedia) · シュタイナー (MacTutor)。

Hero Image
2 つの円の相対位置

2 つの円は、割線、接線、一方が他方の内側にある、または遠く離れていることができます。中心間の距離によってどちらが当てはまるかが決まります。 発見者 基本的なケースは次のとおりです 要素 の ユークリッド (紀元前 300 年頃): 2 つの異なる円が最大 2 点で交差します (命題III.10)、接触すると、接点は中心を結ぶ直線上になります (III.11 および III.12)。一世紀後、 ペルガのアポロニウス 彼は、この主題に関する最も有名な問題を提案しました。それは、3 つの円が与えられた場合、そのすべてに 4 番目の接線を引きます。 ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ペルガのアポロニウス、後の芸術的表現。ジョバンニ・バッティスタのメモ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 アポロニウスの接線に関する本は紛失しました。 1600 では、 フランス人のフランソワ・ ビエットが定規とコンパスを使って解を再構築し、この問題はニュートン、オイラー、ガウスによって研究され始めました。一般に8 つの解決策があります。 フランソワ・ヴィエテ。著者不明。ソースを表示 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アイザック・ニュートン。ゴッドフリー・ネラー (1646–1723) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン レオンハルト・オイラー。ヤコブ・エマニュエル・ハンドマン (1718–1781) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン カール・フリードリヒ・ガウス。Christian Albrecht Jensen (1792–1870) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アポロニウスの問題は 20 世紀に再び取り上げられました。3 つの既知のステーションまでの距離から点を見つけることは、この問題に関連しており、無線位置特定技術ではこの推論が使用されています。

Hero Image
直線と円の相対位置

直線は 2 点で円を切ることも、1 点で触れることも、遠くに通過することもできます。接しているだけの線が接線です。 発見者 タンジェントのプロパティは、ユークリッドによる原論の書籍 III に記載されています (紀元前 300 頃)。 命題 III.16は、半径に垂直な直線がその端で円に一点で接することを示し、命題 III.18はその逆、つまり接線が半径に垂直であることを証明します。 タンジェントという言葉は、ラテン語で「触れる」 を意味するタンジェレに由来します。 ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 命題 III.16 は、幾何学において最も長い論争の 1 つを引き起こしました。ユークリッドは、円と接線の間の「角度」は直線によって形成されるどの角度よりも小さいと述べています。この偶然の角度はゼロより大きく、どの角度よりも小さいという奇妙なことになります。 16 世紀にジャック・ ペルティエとクリストヴァン・ クラヴィオは、自分が本当にアングルなのかどうかを長年にわたって議論した。この問題は数世紀後にようやく解決されました。 クリストファー・クラヴィオ。アムステルダム国立美術館 · ウィキメディア コモンズ · CC0 接触までの半径は接線に垂直です。つまり、曲線、直線、中心の関係です。ブログからのオリジナルの教訓的なイラスト。 接線は微分積分の出発点でもありました。 17 世紀、フェルマー、デカルト、ニュートン、ライプニッツは、任意の曲線の接線を引く方法を探していました。その答えとして導関数が生まれました。 ピエール・ド・フェルマー。正体不明の画家 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アイザック・ニュートン。ゴッドフリー・ネラー (1646–1723) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 日常生活での応用 車輪が地面に接地している。 車輪は 1 点で道路に接触します。道路は車輪に接しています。 グラインダーからの火花。 火花は回転する石の接線から出ます。タイヤから出る泥も同様です。 スリングとハンマー投げ。 オブジェクトは放されると、円形のパスの接線に沿って進みます。 道路のカーブ。 エンジニアは、ステアリング ホイールに「衝撃」を与えないように、直線と曲線のセクションを接線方向に接続します。 出典: 要素、命題 III.16 · 要素、命題 III.18 · Clávio (MacTutor)。

Hero Image
定義と要素

すべての点が中心から同じ距離にあります。円の定義は直線上に収まりますが、数値 π は隠されています。 発見者 円は、メソポタミア (紀元前 3500 年頃) の車輪から石碑に至るまで、人類の歴史の中で最も古い形の 1 つです。厳密な定義はユークリッドによるものです(原論の定義I.15からI.18): 内部の点である中心からすべての点が同じ距離にある直線によって限定される図形。彼の 3 番目の公準は、任意の中心と任意の半径を持つ円を描くことが可能であることを保証します。輪郭と直径の比を最初に正確に計算したのはアルキメデス (紀元前 3 世紀) です。 ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アルキメデス、後の芸術的表現。ドメニコ・フェティ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 すべての円は同じ形状を持ち、サイズのみが変わります。したがって、長さ$C$と直径$2R$の比率は常に同じであり、今日私たちがπと呼んでいる数です。バビロニア人は 3 または $3\tfrac{1}{8}$ を使用しました。ラインド・パピルスでは3,16に近い値が得られます。 広げると、円の直径は C = π · 2R の 3 倍強になります。ブログに掲載されていたオリジナルの教訓的なイラストを、オイラーの目コレクションの図に基づいて再デザインしました。 アルキメデスは、一方が内接し、もう一方が外接している 96 辺を持つ多角形間の円を囲み、π が $3\tfrac{10}{71}$ と $3\tfrac{1}{7}$ の間にあると結論付けました。 π という記号はウェールズ人のウィリアム・ ジョーンズが1706で使用し、 そしてオイラーによって広められました。