第15节 以上研究在三角函数中的应用——求对应于Ω 中每个根的角的方法
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我们还要更加仔细地研究Ω 中的根与角 的三角函数之间的关系。我们用来求Ω 中的根的方法(除非我们查正弦表,但这样就是间接法) 还不能让我们知道哪一个 根对应于所给的角,即哪一个根等于 ,哪一个根等于 ,等等。但是,只要我们想到角 的余弦是不断递减的(如果注意到正负号) ,并且这些正弦都是正的,那么我们可以轻松地解决这种不确定性。另一方面,角 和前面的这组角的余弦分别相等,但是第2组角的正弦都是负的,尽管它们和第1组角的正弦的绝对值分别相等。因此,在Ω 的根中有最大实部(它们彼此相等) 的两个根所对应的角是 。前者的系数对应于虚量i乘以一个正值的那个根,而第2个角对应于虚量i乘以一个负值的那个根。在剩下的n -3个根中,有最大实部的根对应于角 ,等等。一旦知道角 对应的那个根,对应于其他的角的根就可以由这个根确定。假设这个根为[λ ],根[2λ ],[3λ ],[4λ ],…就对应于角 ,…。那么,在条目353的例子中,我们发现对应于角 的根一定是[11],而[8]对应于角 。类似地,根[3],[16],[14],[5],…就对应于角 ,…。在条目354的例子中,根[1]就对应于角 ,[2]对应于角 ,…。通过这样的方法,角 ,…的余弦和正弦就完全确定了。
第16节 以上研究在三角函数中的应用——不用除法从正弦和余弦导出正切、余切、正割以及余割
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这些角的剩下的三角函数,当然可以通过众所周知的方法从对应的正弦和余弦推导出来。因此,正割和正切可以分别由1和正弦被余弦去除来求得;余割和余切可以分别由1和余弦被正弦去除来求得。但是,往往下面的公式更好用,我们可以只用加法而不用除法来得到这些量。设ω 是角 中的任意一个角,并且令cos ω +i sin ω =R ,所以R 是Ω 中的一个根,那么
由此得到
现在,我们来演示这4个分数的分子变形,使它们能够被分母整除。
1.由于R =R n +1 =R 2n +1 ,我们得到2R =R +R 2n +1 。因为n 是奇数,这个表达式可以被1+R 2 整除。我们得到
[由于sin ω =-sin(2n -1)ω ,sin 3ω =-sin(2n -1)3ω ,…,我们得到sin ω -sin 3ω +sin 5ω -…+sin(2n -1)ω =0]因而
最后[由于cos ω =cos(2n -1)ω ,cos 3ω =cos(2n -3)ω …]得到
对应于n 是4k +1或者4k +3的形式,分别取上面或者下面的符号。显然,这个公式还可以表示为
2.同理,用1-R 2n +2替换1-R 2,我们得到
也即(由于1-R 2n =0,R 2 -R 2n -2 =2i sin 2ω ,R 4 -R 2n -4 =2i sin 4ω …)
3.由于1+R 2 +R 4 +…+R 2n -2 =0,我们得到
它的每个项都可以被1-R 2 整除,所以
上式两边乘以2,然后减去
两边再乘以R ,我们得到
由此我们立即得到
这个公式可以表示为
4.如果在上面给出的值 上乘以1+R 2 ,然后减去
我们就得到
由此立即可以推出
并且,这个公式也可以表示成