Goniometrická funkcia

Diferenciálne rovnice

Ako funkcia sínus, tak i kosínus sú výsledkom diferenciálnej rovnice . To teda znamená, že pre obe tieto funkcie platí, že ich druhá derivácia je rovná mínus danej funkcie. V dvojrozmernom vektorovom priestore V obsahujúcom všetky riešenia tejto rovnice je sínus práve to riešenie spĺňajúce počiatočné podmienky y(0) = 0 a y′(0) = 1 a kosínus riešenie s počiatočnými podmienkami y(0) = 1 a y′(0) = 0.
Pretože sú sínus a kosínus lineárne nezávislé tvoria bázu vektorového priestoru V. Tento spôsob definície goniometrických funkcií je v zásade ekvivalentný definícii cez Eulerovu formulu. 
Funkcia tangens je riešením rovnice  pre počiatočnú podmienku y(0) = 0.

História

Snáď ako prvý sa štúdiu goniometrických funkcií a počítaním ich hodnôt venoval Hipparchos z Nikaie (180 pr. Kr. - 125 pr. Kr.), ktorý porovnával dĺžky oblúka kružnice pri danom stredovom uhle (αr) s dĺžkami im odpovedajúcich tetív (2r sin(α/2)). O niečo neskôr, v 2. storočí nášho letopočtu, Ptolemaios obohatil tieto znalosti v svojom diele Almagest o odvodení vzorcov zodpovedajúcich tým dnešným pre súčet a rozdiel uhlov: sin(α + β) a sin(α − β). Dokázal tiež odvodiť vzorec pre uhol polovičný (sin²(α/2) = (1 − cos(α))/2), vďaka čomu mohol zostaviť tabuľky pre uhly s prakticky ľubovoľnou presnosťou. Do dnešných dní sa však ani jedny tabuľky nedochovali.
K ďalšiemu pokroku v oblasti goniometrie došlo v Indii. V spise Siddhantas zo 4–5. storočia bola po prvýkrát uvedená definícia sínusu ako pomeru medzi polovicou uhla a polovicou priesečníka. Tento spis tiež obsahuje prvé dodnes dochované tabuľky hodnôt sínusu a funkcia (1 − cos) pre uhly v 3,75 stupňových intervaloch medzi 0 a 90 stupňami. Neskôr bol spis preložený a rozšírený Arabami, ktorí zhruba v desiatom storočí, v diele Abu'l-Wefy, už používali šesť goniometrických funkcií a mali tabuľky hodnôt funkcií sínus a tangens s presnosťou na 8 desatinných miest pre uhly vzdialené od seba o štvrtinu stupňa.
Dnes používané slovo sínus pochádza z latinského výrazu pre záhyb resp. zátoku. Vzniklo nesprávnym prekladom zo sanskritu, z tamojšieho slova jiva (resp. jya). jiva (pôvodne ardha-jiva), vo význame „poltetiva“, bola v diele Aryabhatiya zo 6. storočia Arabmi prepísaná ako jiba (جب). Európskymi prekladateľmi (Robert of Chester a Gherardo of Cremona) z Toleda (Španielsko) však bolo toto slovo v 12-tom storočí zamenené so slovom jaib (جب) znamenajúcim „zátoka“. Dôvodom omylu bol rovnaký arabský zápis oboch slov.
Všetky doterajšie práce sa na goniometriu dívali ako na doplnok astronómie. Snáď prvým dielom zaoberajúcim sa goniometriou samostatne bolo Regiomontanovo De triangulis omnimodus z roku 1464 a neskôr tiež jeho Tabulae directionum (kde sa objavila, zatiaľ nepomenovaná, funkcia tangens).
Rhaeticova práca Opus palatinum de triangulis konečne definovala goniometrické funkcie pomocou pravouhlých trojuholníkov namiesto tetív kružníc a obsahovala tabuľky pre šesticu goniometrických funkcií. Prácu dokončil Rhaeticov študent Valentin Otho v roku 1596.
Analytický náhľad na goniometrické funkcie vytvoril Leonhard Euler roku 1748 v spise Introductio in analysin infinitorum, kde tieto funkcie definoval pomocou nekonečných radov a kde tiež predstavil Eulerov zápis komplexného čísla: eⁱˣ = cos(x) + i sin(x). Používal tiež (takmer) dnešné skratky pre funkcie: sin., cos., tang., cot., sec., a cosec..