天才的發現:牛頓推導正弦級數的歷程

正弦和餘弦級數用泰勒公式很容易得到,但它第一次是出現在歐洲人的手稿中,這個人就是牛頓。我們來回顧它的歷史。

牛頓的思維方法:從D引出圓弧的切線DT,斜邊DH視為圓弧aD的增量,令AB的增量BK=dx,DH=dz,這樣我們就建立了一個無限小的直角三角形DGH,z=z(x)代表圓弧aD長度,這一切都發生在單位圓內,所以角度aAD的弧度等於z。

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在這種情況下,無限小的三角形DGH與三角形DBT相似,半徑AD與切線DT垂直 ,得到兩個相似三角形DBT和ABD。由此得到如下關係

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採用微分標記得到

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進一步推導,牛頓採用圓的關係

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所以得到

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積分結果

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由三角形ABD可知,sinz=x,所以

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所以牛頓利用它的二項式定理和基本積分推導出了反正弦級數。

利用前面文章所說的逆級數將x=z+p代入上式,並且解出

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得到p=(-1/6)z^3+q繼續這個逆過程,有又得到

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級數就變成了

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就這樣繼續推導下去,牛頓就得到了分析學中重要的級數

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就這樣正弦和餘弦級數第一次出現在歐洲人的手稿中

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