सारांश
यह पाठ उन सूत्रों को सिद्ध करता है जो कोणों के योग या अंतर की ज्या, कोज्या और स्पर्शज्या को प्रत्येक कोण के त्रिकोणमितीय अनुपातों द्वारा व्यक्त करते हैं। इनमें पहला, अंतर की कोज्या का सूत्र, मात्रक वृत्त की एक जीवा की लंबाई को दो प्रकार से परिकलित करके प्राप्त होता है: कार्तीय निर्देशांकों में दूरी के सूत्र से और ध्रुवीय निर्देशांकों में दूरी के सूत्र से, जो दिखाता है कि जीवा केवल कोणों के अंतर पर निर्भर करती है। उससे सम-विषमता और पूरक कोणों की सममितियों द्वारा योग और अंतर के शेष सूत्र निगमित होते हैं, और इनसे द्विगुण कोण के सूत्र, घात-न्यूनीकरण सूत्र, अर्ध कोण के सूत्र, जिनमें चिह्न चतुर्थांश से निर्धारित होता है, और त्रिगुण कोण के सूत्र। इनसे यथार्थ मान परिकलित किए जाते हैं, जैसे और के। अंत में, प्रतिस्थापन ज्या और कोज्या को में परिमेय भिन्नों के रूप में व्यक्त करता है, मात्रक वृत्त का एक परिमेय प्राचलीकरण देता है और, उसके द्वारा, वह सूत्र देता है जो सभी पाइथागोरस त्रिक उत्पन्न करता है।
अधिगम उद्देश्य
- मात्रक वृत्त की एक जीवा की लंबाई द्वारा अंतर की कोज्या का सूत्र सिद्ध करना, और उससे योग या अंतर की ज्या और स्पर्शज्या के सूत्र, उनकी वैधता की शर्तों सहित, निगमित करना।
- द्विगुण कोण, घात-न्यूनीकरण, अर्ध कोण और त्रिगुण कोण के सूत्र निगमित करना, और कोण के चतुर्थांश के अनुसार वर्गमूल का चिह्न चुनना।
- अविशिष्ट कोणों के त्रिकोणमितीय अनुपातों के यथार्थ मान परिकलित करना, जैसे , और के, आवश्यकता होने पर उन्हें बहुपद समीकरणों तक ले जाकर।
- ज्या और कोज्या को अर्ध कोण की स्पर्शज्या द्वारा व्यक्त करना, मात्रक वृत्त का परिमेय प्राचलीकरण प्राप्त करना और उससे सभी पाइथागोरस त्रिक उत्पन्न करना।
अंतर की कोज्या
त्रिकोणमितीय अनुपात और मात्रक वृत्त वाले पाठ में सिद्ध की गई सममितियाँ, जैसे या , एक कोण के अनुपातों को एक दूसरे कोण के अनुपातों से जोड़ती हैं, जो उसमें कोई चतुर्थांशीय कोण जोड़ने या उससे घटाने पर प्राप्त होता है। परंतु ये समताएँ एक व्यापक समस्या की विशेष स्थितियाँ हैं: और के अनुपात ज्ञात करना, और के अनुपातों से, चाहे ये संख्याएँ कुछ भी हों। आरंभ से ही ध्यान देना उचित है कि अनुपात योग पर वितरित नहीं होते: , जबकि , जो से बड़ा है। सही सूत्र ज्याओं और कोज्याओं को मिलाता है, और उसे प्राप्त करने की कुंजी मात्रक वृत्त की एक जीवा है।
जैसे कोण और उनकी माप वाले पाठ के चाप-लंबाई के अनुसार गमन के अभिगृहीत में, मात्रक वृत्त के उस बिंदु को सूचित करता है जिस पर से चलकर लंबाई का चाप तय करके पहुँचा जाता है, यदि तो वामावर्त दिशा में और यदि तो दक्षिणावर्त दिशा में; उल्लिखित पाठ की परिभाषा से, ।
सभी वास्तविक संख्याओं और के लिए होता है।
और के बीच की दूरी पहले उनके कार्तीय निर्देशांकों से और फिर उनके ध्रुवीय निर्देशांकों से, जो और हैं, परिकलित की जाती है; दोनों परिणामों को बराबर रखने पर सूत्र प्राप्त होता है।
प्रमाण
मान लीजिए , और के बीच की दूरी है। पाठ्यक्रम I के रेखा का समीकरण वाले पाठ के दूरी सूत्र से, उसका वर्ग निर्देशांकों के अंतरों के वर्गों का योग है।
हम दोनों वर्गों का प्रसार करते हैं और प्रत्येक कोण की ज्या और कोज्या को एक साथ समूहित करते हैं; पाइथागोरस सर्वसमिका से प्रत्येक समूह के बराबर है।
ध्रुवीय निर्देशांक वाले पाठ की ध्रुवीय निर्देशांकों में दूरी की प्रमेय से, जिसे के साथ लगाया गया है, वही दूरी केवल कोणों के अंतर पर निर्भर करती है। ज्यामितीय रूप से, मूल बिंदु के परितः कोण का घूर्णन को पर और को पर ले जाता है, और दूरियों को संरक्षित रखता है: चित्र की दोनों जीवाएँ बराबर हैं।
हम के दोनों व्यंजकों को बराबर रखते हैं, घटाते हैं और से भाग देते हैं।
यह उपपत्ति और पर कोई शर्त नहीं माँगती: ध्रुवीय निर्देशांकों में दूरी की प्रमेय किन्हीं भी कोणों के लिए सत्य है, और यदि तो के दोनों व्यंजक शून्य हैं। इसमें चक्रीय उपपत्ति का दोष भी नहीं है: वह प्रमेय कोज्या नियम से सिद्ध की गई थी, जो स्वयं त्रिभुज को एक निर्देशांक पद्धति में रखकर प्राप्त हुआ था, कोणों के योग के सूत्रों का उपयोग किए बिना। यह मार्ग उलटी दिशा में भी तय किया जा सकता है: यदि किसी त्रिभुज की भुजाएँ और मूल बिंदु से झुकाव कोणों और के साथ निकलती हैं, तो उनके सिरों के बीच की दूरी का वर्ग है, और जिसके पास अंतर की कोज्या का सूत्र है वह इससे त्रिभुजों का हल वाले पाठ का कोज्या नियम प्राप्त कर लेता है।
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