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¿Por qué son radianes más natural que cualquier otra unidad de ángulo?

Estoy convencido de que los radianes son, al menos, la más conveniente de la unidad para los ángulos en las matemáticas y la física. En adición a esto yo sospecho que ellos son los más fundamentalmente unidad natural para los ángulos. Lo que quiero saber es por qué esto es así (o por qué no).

Entiendo que el uso de radianes es útil en el cálculo que involucran funciones trigonométricas, porque no hay desordenado factores como $\pi/180$. También entiendo que esto es debido a que $\sin(x) / x \rightarrow 1$ $x \rightarrow 0$ al $x$ está en radianes. Pero qué significa esto radianes son fundamentalmente más natural? Lo que es matemáticamente incorrecto con estos desordenado factores?

Así que tal vez es agradable y limpio para recoger una unidad que hace de $\frac{d}{dx} \sin x = \cos x$. Pero, ¿por qué no elegir a cambiar a su alrededor, poniendo el 'limpio' de bits en la unidad de medición de ángulo de sí mismo? ¿Por qué no definir: 1 Ángulo de una vuelta completa, a continuación, medir ángulos como una fracción de este giro completo (de una manera similar a la medición de velocidades como una fracción de la velocidad de la luz $c = 1$). Seguro, usted habría desordenado factores de $2 \pi$ en el cálculo, pero ¿qué hay de malo con esto matemáticamente?

Creo que parte de lo que yo estoy buscando es una explicación de por qué la radio es la parte más importante de un círculo. ¿No podría definir de otra unidad de ángulo en una manera similar a como el radián, pero con el uso el diámetro en lugar de la radio?

También, si radianes son fundamentalmente unidad natural, esto no significa que no sólo se $\pi \,\textrm{rad} = 180 ^\circ$, pero también se $\pi = 180 ^\circ$$1\,\textrm{rad}=1$?

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DisplacedAussie Puntos 2872

Lo que es más importante $$ e^{i x} = \cos x + i \sin x$$ sólo tiene (en este formulario) en radianes.

Así que ahora usted podría preguntarse por qué la $e$ es más natural que cualquier otro número ;-)

12voto

aceinthehole Puntos 1460

Considerar la serie de Taylor para la función trigonométrica. Por ejemplo sinusoidal $$ \sin \alpha = \alpha - \frac{\alpha^3}{3!} + \dots = \sum_{n=0}^\infty (-1)^{n}\frac{\alpha^{2n+1}}{(2n+1)!},$$ o coseno $$ \cos \alpha = 1 - \frac{\alpha^2}{2!} + \dots =\sum_{n=0}^\infty (-1)^n \frac{\alpha^{2n}}{(2n)!}.$$

Si tuviese que elegir alguna otra unidad o ángulo estas muy ordenado serie iba a recoger algunos factores adicionales en cada periodo.

Ese tipo de cosas es "antinatural" para los matemáticos.

10voto

Affine Puntos 1394

Los ángulos se definen como la relación de arco de longitud de radio multiplicado por una constante $k$, lo que equivale a un en el caso de radianes, $360/2\pi$ para los grados. Lo que efectivamente está pidiendo es lo natural acerca de la configuración de $k$ = 1? De nuevo, es tidyness como se señaló en dmckee la alternativa de respuesta.

8voto

brbdc Puntos 36

La gente llama a las cosas "naturales" cuando simplificar las fórmulas.

Ejemplo, si hay un giro de la rueda, la velocidad de $v$ de un punto en la periferia es intuitivamente proporcional a la velocidad de rotación de $\omega$ y radio de $r$. Si la velocidad de rotación se mide en radianes por segundo, entonces la fórmula exacta y el intuitivo son idénticos:

$$v = r \omega$$

en lugar de algo feo, como $r\omega(\pi/180)$.

8voto

Creo que parte de lo que yo estoy buscando es una explicación de por qué la radio es la parte más importante de un círculo.

La parte más importante de un círculo es el lugar geométrico de los puntos que la componen. Sin eso, no tienes un círculo.

El radio es importante en la definición de "círculo", pero la definición de "círculo" no es idéntica con un círculo.

El radian es definida como "la relación entre la longitud de un arco y su radio".

$\theta = s/r$

Es más "natural" que en otros angular medidas por esta razón: el ángulo en radianes es la normalizado de la longitud de arco, es decir, el radián medida del ángulo es la longitud de arco de la unidad de radio.

EDIT: para abordar los numerosos comentarios Zendmailer ha hecho a otras respuestas.

Zendmailer pide

Lo que me pregunto ahora es, si de verdad son naturales , ¿cómo la afirman que 1 radián = 1 encajar?

Para cualquier medida angular $\alpha$, tenemos la casi trivial resultado:

1 $\alpha = 1$

Así, el hecho de que 1 radián = 1 no tiene nada que ver con la cuestión de la naturalidad.

Como he explicado en un comentario en otra respuesta, la justificación de la naturalidad del radián como una medida angular es geométrica.

Se puede construir un círculo con una longitud de cadena fija en un extremo, en el centro del círculo, y un lápiz. La celebración de la cadena de burla, el lápiz traza el lugar geométrico de los puntos que forman el círculo. El radio del círculo es la longitud de la cadena.

Habiendo hecho eso, ¿cuál es la forma más natural para medir la longitud a lo largo del círculo? Coloque la cadena a lo largo de la circunferencia. La longitud del arco es precisamente el 1 de radio. El ángulo subtendido por la longitud de arco es una medida natural de ángulo, el radián.

El ángulo es la longitud de arco dividido por el radio por lo que el radian medida del ángulo directamente da la longitud de arco como un múltiplo de la radio.

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