對於角度的周角制和弧度制,你是概念清晰的嗎?

時間 2021-05-12 01:02:32

1樓:馬同學

角度

談弧度,就必須先談下角度,如果世界上只有弧度,沒有角度,我相信大家也就不會疑惑為什麼會有弧度制了。

角度為什麼出現?

角度的出現,是源於對圓周運動的觀察

這個世界上最大最顯眼的圓周運動就是太陽,就算我們現代人知道地心說是錯誤的,可是以我們的尺度來說,抬頭還是觀察到太陽在做圓周運動。

作為觀察者,我們也非常自然的,以我們為中心,開始計算太陽相對我們的移動,這就開始出現了角度。

圓周為什麼是360°?

地球圍繞太陽公轉,而遙遠的十二星座彷彿固定在圓柱形天幕上:

地球上的我們就像看走馬燈一樣,隨著地球的公轉,在特定的時間看到特定的星座。古人發現了這個規律,並且以星座為參照物,近似觀察出迴圈週期為360天,也就是一年。

因此,天就被等分成了360份,也就是圓被等分成了360份。雖然後來古人慢慢發現了一年實際上是365天,但是因為360度已經成為習慣,並且非常好計算,所以就被保留了下來。

度數是圓周的佔比

弧度

角度似乎已經足夠描述圓周運動了,為什麼要出現弧度?是來給世界添亂的嗎?

弧度為什麼出現?

弧度的出現,剛開始不過是個數學遊戲。弧度=弧長/半徑,對於相同的角度這個比值保持不變,所以可以看作角度的另一種表現形式。(其實「弦長/半徑」也是定值,為啥不選這個作為弧度呢?

可以想想。)

弧度有什麼現實意義?

弧度是從圓周運動進行者的角度來看待圓周運動。

之前說過,古人的世界觀是天圓地方,人們的旅行都被視為直線運動。歐式幾何裡面的直線筆直的延伸到無窮遠處。

可是,事實是,地球是圓的,隨著技術的發展,大航海時代的來臨,大家越來越認識到這一點。傳統意義上的直線,在地球表面都不復存在,必須重新定義直線的含義。

弧度也是在這樣的環境下開始發揚光大:

知道了移動的角度,也就知道了經緯度,就可以通過地圖進行導航,而利用弧度,大大簡化了這一過程。

「海浬」這個航海單位也是弧度在大航海時代的產物。

「海浬」傳統上定義為子午線1角分的長度。它可從航海圖中,以子午線上的緯度的改變來量度。----維基百科

弧度可以把圓周運動轉為直線運動

這種轉換有了之後,就可以很方便的測量汽車的直線速度了。汽車在車胎附近安裝乙個感測器,測出車胎的轉速(比如10弧度/秒),乘以半徑(比如1公尺),就得到了汽車的直線速度(這裡就是10公尺/秒)。有的計程車換了更小直徑的輪胎而不修改行車電腦裡面的輪胎半徑,就可以輕鬆的「偷里程」。

所以,學習多麼的重要啊!

弧度幫助理解重要極限

,這是個很重要的極限,考試也會經常用到,但是他的幾何意義是什麼呢?

在現代數學中,弧度是最基本的概念

弧度使得角度和實數統一在了一起。對於 這個函式而言,如果 使用角度,就很難去理解這個方程,一邊的單位是度,一邊是無單位的實數。而使用弧度可以很好的解決這一問題,使得 和 都是無單位的數。

弧度開啟了三角函式的大門。尤拉在他的著作《無窮小分析概論》就提出了弧度,並且作出了三角函式線(這也是非常有趣的概念,在這裡就不展開了),通過弧度和三角函式線,第一次定義了三角函式!這也是尤拉在數學上的重大貢獻之一。

此時,三角分析才開始和函式這個有力的工具掛上鉤。

結論

角度是對圓周運動的觀察,弧度是對圓周運動的進行

角度是有單位的,弧度是無單位的,所有三角函式都應使用弧度

個人覺得,在現代教育中,弧度制應該盡早的引入,而去弱化角度制,讓學生盡早形成對弧度制的直覺認知。就好比加減乘除雖然重要,但是在微積分才是現代數學的基礎。

角度制和弧度制都表示的是角的大小,那為什麼要用兩套制度?

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