books the era of islamic civilization

خلال القرن التاسع الميلادي، كانت الدوال المثلثية الست المستعملة في العصر الحديث جزءاً من الرياضيات المستعملة في الحضارة الإسلامية، كما كان قانون الجيب معروفاً، وكان يستعمل في معضلة حل المثلثات. باستثناء دالتي الجيب وجيب التمام التي اعتمدت من الرياضيات الهندية، اكتُشِفَت الدوال المثلثية الأربع الأخرى من قبل علماء الرياضيات المسلمين، بما في ذلك الظل وظل التمام والقاطع وقاطع التمام؛ حيث تنسب أقدم الأعمال المتبقية إلى الخوارزمي والمروزي الذين اعتبروا الدوال الأربعة الأخيرة.

في أوائل القرن التاسع الميلادي، أنتج محمد بن موسى الخوارزمي جداول دقيقة لدوال الجيب والجيب التمام ويقال أنه أنتج أول جدول للظلال، كما أنه أنتج نسخة معدلة من زيج السند هند (الحاوية لجدول الجيوب) التي استعملت لحل المعضلات الفلكية. في حوالي عام 830، اكتشف أحمد بن عبد الله المروزي ظل التمام، وأنتج جداول الظل وظل التمام.

في البداية، عُرّفت الدوال الأربعة الأخيرة بطريقة تختلف عن الرياضيات الحديثة. حيث اعتبرت ظل التمام أنذاك طول ظل المقياس العمودي ارتفاعه 12 (أحيانًا 7) أصابع؛ في الأصل، استُخدمت هذه المفاهيم للحساب بالمزولة. كان يطلق على ظل المقياس الأفقي اسم "الظل المعكوس" التي تسمى ببساطة "الظل" حاليًا، وعلى ظل المقياس العمودي اسم "الظل المستوي". كان يسمى وتر المثلث القائم المقابل (القطعة AO في الشكل على اليسار) "قطر الظل الأول" و"قطر الظل الثاني" التي يطلق عليها الآن القاطع وقاطع التمام، على التوالي. في القرن العاشر ميلادي، قدم الفيلسوف وعالم الرياضيات الفارابي، في تعليقاته على المجسطي، تعريفات هذه الدوال الأربع بشكل مستقل عن المزولات، وتعريفها من خلال الجيب وجيب التمام في الدائرة المثلثية البطلمية التي طول نصف قطرها 60 (التي تساوي دائرة الوحدة، حيث أن نصف القطر معبر عنه بالنظام الستيني). وضع محمد بن جابر البتاني النسب المثلثية لأول مرة والعلاقات الأساسية بين الدوال الست في القرن نفسه. تم تحقيق التوحيد النهائي من قبل أبو الوفاء البوزجاني في النصف الثاني من القرن العاشر، والذي استخدم لأول مرة دائرة الوحدة لتعريف الدوال المثلثية، كما هو الحال في الرياضيات الحديثة.

ساهم محمد بن جابر البتاني في إدخال أنصاف الأوتار الهندية في الحسابات واستخدم لأول مرة مصطلحي "الجيب" و"جيب التمام" معرفاً إياهما بوصفهما أطوالاً بدلاً من نسب كما نعرفهما اليوم؛ كما أنه أنتج الجدول الأول لقواطع التمام لكل درجة من 1° إلى 90°، واكتشف أيضًا قانون جيب التمام للمثلثات الكروية.

في القرن العاشر، اكتشف أبو الوفاء البوزجاني قانون الجيب للمثلثات الكروية، واكتشف أيضا تلك المتطابقات المثلثية، حيث عبر الرياضياتيون اليونانيون عن تلك المتطابقات بدلالة الأوتار:

طُوِّرت طريقة التثليث لأول مرة من قبل علماء الرياضيات المسلمين، الذين طبقوها على الاستخدامات العملية مثل مسح الأراضي والجغرافيا الإسلامية، كما وصفها أبو الريحان البيروني في كتابه القانون المسعودي في أوائل القرن الحادي عشر. أدخل البيروني نفسه تقنيات التثليث لقياس حجم الأرض والمسافات بين الأماكن المختلفة، كما أنه استخدم الرموز التالية للإشارة إلى الدوال: جا وجتا وظا وظتا وقا وقتا. في نهاية القرن الحادي عشر، حل عمر الخيام معادلات من الدرجة الثالثة عن طريق الحلول العددية التقريبية التي تم الحصول عليها عن طريق استيفاء الجداول المثلثية. في القرن الثالث عشر، اعتبر نصير الدين الطوسي لأول مرة حساب المثلثات تخصّصًا منفصلاً عن علم الفلك، وصاغ قانون الجيب للمثلثات المسطحة، كما أنه اكتشف قانون الظل. قام غياث الدين الكاشي بالتعبير عن مبرهنة فيثاغورس المعممة (التي أصبحت تطلق عليها الآن "قانون جيب التمام") بدلالة جيب التمام بعدما أنشئت جداول لها التي أتاحت له صياغة المبرهنة، والبرهنة عليها في كتابه "مفتاح الحساب"، لذلك، أطلق الفرنسيين على هذا القانون اسم "مبرهنة الكاشي" (بالفرنسية: Théorème d"Al-Kashi)‏ تكريما له؛ وقدم بياناً صريحاً لهذا القانون في شكل مناسب للتثليث؛ مع العلم أن هذه المبرهنة تم التعبير عنها سابقًا من قبل العالم اليوناني إقليدس في كتابه الأصول، ولكن عدم وجود الدوال المثلثية آنذاك وكذلك الجبر أدى إلى استعمال مجموع وفرق المساحات؛ قام الكاشي أيضًا بصياغة المتطابقة التالية: واستخدمها لحساب جيب الزاوية 1° بوضع و ثم حل المعادلة من الدرجة الثالثة المتحصل عليها؛ ووصل إلى 16 منزلة عشرية. هذه الصيغة معروفة عند الغربيين بـ"صيغة فييت" ونسبوها إلى فرانسوا فييت عن طريق الخطأ، ولكن الكاشي هو أول من أكتشف تلك الصيغة. في حوالي 1440، وضع الرياضياتي وحاكم الدولة التيمورية أولوغ بيك جداول دقيقة للجيب والظل ووصل إلى 9 أرقام عشرية بعد الفاصلة في نفس الوقت تقريبًا.