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世界第一簡單傅立葉分析

世界第一簡單傅立葉分析

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♪參數式與圓的方程式♪

惠:當點在這個單位圓上移動時,圓周上所有點的位置都可以根據底角θ表示為:

x = cosθ
y = sinθ

這種寫法,就稱為以θ為參數的「參數式」。這部分也是三角函數的重要應用。

香:參數式?

惠:所謂參數式,就是當有了θ,再利用 x = cosθ和 y = sinθ,就可以找到一個特定的點的方式。

現在,只要給一個θ,再來計算x = cosθ和y = sinθ,就能在 x-y平面上得到一組座標(x,y)的「點」。如果改變θ,又可以得到其他許多相對應的(x,y)組合。也就是說,如果將所有θ都算過一遍,得到的這些(x,y)點的集合,就可以表現出「圓」這個函數(呈現圓周上所有的點)。

在國中之前的數學裡,函數只有「y = ……」這種只寫一行的式子,但在這裡的函數要用兩行式子(兩式子都含有θ)才能表示,這是它的特徵。

香:原來這也和「圓」有關係啊……

惠:那麼,妳還記得「圓的方程式」嗎?

香:嗯~課本裡有……可是我只記得這樣而已耶!

惠:是x2 + y2 = r2,要記住唷!

香:好像有點印象啦!

惠:圓可以看作是與某一點距離相同的所有點的集合,其中每一個點都符合圓的方程式。

香:這有什麼作用呢?

惠:來把之前說的「參數式」代進圓的方程式。因為現在我們用的是半徑(r)為1的單位圓,所以這式子要分別代入x = cosθ、y = sinθ,還有r = 1,就變成──

圓的方程式
x2 + y2 = r2
→ cos2θ + sin2θ = 12

這也是十分重要的等式唷!

在此,sin2θ是代表(sinθ)2,cos2θ則代表(cosθ)2。

香:這要做什麼呀?

惠:這樣我們就可以透過三角函數來驗證「畢式定理」了!

香:嗯~畢氏定理是什麼啊?

惠:畢氏定理又稱為「勾股弦定理」。它的內容是將一個直角三角形三邊長設為 a、b、c ,當∠C = 90度時,會成立下列的關係:
a2 + b2 = c2
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