为什么要引入弧度制/大罕
@史嘉
问题:“角度制也没遇到什么矛盾,为什么又定义弧度制?如何给学生解释?”
回答:高中以前,角度制用下来还算顺畅,也没遇到什么矛盾。可是进入高中,在学习三角函数时,必须要引入弧度制。
为什么要引入?
第一,使用弧度制可以简化许多公式。例如扇形弧长用角度制表示是:l=nπR/180,用弧度制则是l=θR;扇形面积用角度制是S=nπR^2/360,用弧度制则是S=(1/2)lR。弧度制显然简便许多。这样的例子,在高等数学里面更多。换句话说,不是因为角度制遇到矛盾了,而是因为它显得“麻烦”了。
第二,使用弧度制便于作三角函数的图像。直角坐标系里,横、纵坐标轴上的点都代表实数,虽然角度制也能在角的集合与实数集合之间建立一一对应的关系,但是需要进行六十进制换算,例如15°30ˊ,必须换算成15.5°,而用弧度制则是(15.5/180)π=0.2704(弧度)。而且用弧度制画出来的三角函数的图像更美观一些。
第三,使用弧度制后,三角函数派生出来的概念更容易表示。例如反正弦函数,它的定义是“函数y=sinx,x∈[-π/2,π/2]的反函数称为反正弦函数”,原函数的自变量x用的弧度制,反函数的函数值自然是弧度制了。
曾经有一位甘肃的老师写信问我:“请问arcsin0.3是角度制还是弧度制?”我回答说:当然是弧度制!诸如180°
arcsin0.3的写法肯定是不规范的,应该写为π
arcsin0.3。
有了以上理由,我们可以理直气壮地告诉学生,使用弧度制是因为弧度制给我们带来方便。而且,可以想见,如果没有弧度制,数学里就会出现繁不胜言的尴尬的局面。
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