天才的发现:牛顿推导正弦级数的历程

正弦和余弦级数用泰勒公式很容易得到,但它第一次是出现在欧洲人的手稿中,这个人就是牛顿。我们来回顾它的历史。

牛顿的思维方法:从D引出圆弧的切线DT,斜边DH视为圆弧aD的增量,令AB的增量BK=dx,DH=dz,这样我们就建立了一个无限小的直角三角形DGH,z=z(x)代表圆弧aD长度,这一切都发生在单位圆内,所以角度aAD的弧度等于z。

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在这种情况下,无限小的三角形DGH与三角形DBT相似,半径AD与切线DT垂直 ,得到两个相似三角形DBT和ABD。由此得到如下关系

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采用微分标记得到

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进一步推导,牛顿采用圆的关系

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所以得到

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积分结果

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由三角形ABD可知,sinz=x,所以

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所以牛顿利用它的二项式定理和基本积分推导出了反正弦级数。

利用前面文章所说的逆级数将x=z+p代入上式,并且解出

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得到p=(-1/6)z^3+q继续这个逆过程,有又得到

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级数就变成了

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就这样继续推导下去,牛顿就得到了分析学中重要的级数

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就这样正弦和余弦级数第一次出现在欧洲人的手稿中

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