反三角函式

反三角函式

反三角函式(Inverse of the trigonometric functions)就是三角函式的反函式。反三角函式是一種數學術語,是一種基本初等函式。反三角函式並不能狹義的理解為三角函式的反函式,是個多值函式。它是反正弦Arcsin x,反餘弦Arccos x,反正切Arctan x,反餘切Arccot x這些函式的統稱,各自表示其正弦、餘弦、正切、餘切為x的角。為限制反三角函式為單值函式,將反正弦函式的值y限在-π/2≤y≤π/2,將y作為反正弦函式的主值,記為y=arcsin x;相應地,反餘弦函式y=arccos x的主值限在0≤y≤π;反正切函式y=arctan x的主值限在(-π/2,π/2)。

基本信息

概述

三角函式反函式,是多值函式。它們是反正弦arcsin x,反餘弦arccos x,反正切Arctan x,反餘切arccot x,反正割arcsec x,反餘割Arccsc x等,各自表示其正弦餘弦、正切、餘切、正割、餘割為x的角。

相關介紹

為限制反三角函式為單值函式,將反正弦函式的值y限在y=-π/2≤y≤π/2,將y為反正弦函式的主值,記為y=arcsin x;相應地,反餘弦函式y=arccos x的主值限在0≤y≤π;反正切函式y=arctan x的主值限在-π/2

分類

三角函式的反函式不是單值函式,因為它並不滿足一個自變數對應一個函式值的要求,其圖像與其原函式關於函式y=x對稱。歐拉提出反三角函式的概念,並且首先使用了“arc+函式名”的形式表示反三角函式,而不是。
為限制反三角函式為單值函式,將反正弦函式的值y限在-π/2≤y≤π/2,將y作為反正弦函式的主值,記為y=arcsinx;相應地,反餘弦函式y=arccosx的主值限在0≤y≤π;反正切函式y=arctanx的主值限在-π/2<y<π/2;反餘切函式y=arccotx的主值限在0<y<π。

反正弦函式

y=sinx在[-π/2,π/2]上的反函式,叫做反正弦函式。記作arcsinx,表示一個正弦值為x的角,該角的範圍在[-π/2,π/2]區間內。定義域[-1,1],值域[-π/2,π/2]。

反餘弦函式

y=cosx在[0,π]上的反函式,叫做反餘弦函式。記作arccosx,表示一個餘弦值為x的角,該角的範圍在[0,π]區間內。定義域[-1,1],值域[0,π]。
綠的為y=arccos(x)紅的為y=arcsin(x)
綠的為y=arccos(x)紅的為y=arcsin(x)

反正切函式

y=tanx在(-π/2,π/2)上的反函式,叫做反正切函式。記作arctanx,表示一個正切值為x的角,該角的範圍在(-π/2,π/2)區間內。定義域R,值域(-π/2,π/2)。

反餘切函式

綠的為y=arccot(x) 紅的為y=arctan(x)綠的為y=arccot(x) 紅的為y=arctan(x)
y=cotx在[0,π)上的反函式,叫做反餘切函式。記作arccotx,表示一個餘切值為x的角,該角的範圍在(0,π)區間內。定義域R,值域(0,π)。
綠的為y=arccot(x)紅的為y=arctan(x)
綠的為y=arccot(x)紅的為y=arctan(x)

反正割函式

y=secx在[0,π/2)U(π/2,π]上的反函式,叫做反正割函式。記作arcsecx,表示一個正割值為x的角,該角的範圍在[0,π/2)U(π/2,π]區間內。定義域(-∞,-1]U[1,+∞),值域[0,π/2)U(π/2,π]。

反餘割函式

y=cscx在[-π/2,0)U(0,π/2]上的反函式,叫做反餘割函式。記作arccscx,表示一個餘割值為x的角,該角的範圍在[-π/2,0)U(0,π/2]區間內。定義域(-∞,-1]U[1,+∞),值域[-π/2,0)U(0,π/2]。

數學公式

基本

secant(正割)Sec(X)=1/Cos(X)
cosecant(餘割)Cosec(X)=1/Sin(X)
cotangent(餘切)Cotan(X)=1/Tan(X)
InverseSine(反正弦)Arcsin(X)=Atn(X/Sqr(-X*X+1))
InverseSecant(反正割)Arcsec(X)=Atn(X/Sqr(X*X-1))+Sgn((X)-1)*(2*Atn(1))
InverseCosecant(反餘割)Arccosec(X)=Atn(X/Sqr(X*X-1))+(Sgn(X)-1)*(2*Atn(1))
InverseCotangent(反餘切)Arccotan(X)=Atn(X)+2*Atn(1)

其他公式

cos(arcsinx)=(1-x^2)^0.5
arcsin(-x)=-arcsinx
arccos(-x)=π-arccosx
arctan(-x)=-arctanx
arccot(-x)=π-arccotx
arcsinx+arccosx=π/2=arctanx+arccotx
sin(arcsinx)=cos(arccosx)=tan(arctanx)=cot(arccotx)=x
arcsinx=x+x^3/(2*3)+(1*3)x^5/(2*4*5)+1*3*5(x^7)/(2*4*6*7)……+(2k+1)!!*x^(2k-1)/(2k!!*(2k+1))+……(|x|<1)!!表示雙階乘
arccosx=π-(x+x^3/(2*3)+(1*3)x^5/(2*4*5)+1*3*5(x^7)/(2*4*6*7)……)(|x|<1)
arctanx=x-x^3/3+x^5/5-……
舉例
當x∈[-π/2,π/2]有arcsin(sinx)=x
x∈[0,π],arccos(cosx)=x
x∈(-π/2,π/2),arctan(tanx)=x
x∈(0,π),arccot(cotx)=x
x>0,arctanx=π/2-arctan1/x,arccotx類似
若(arctanx+arctany)∈(-π/2,π/2),則arctanx+arctany=arctan((x+y)/(1-xy))
例如,arcsinχ表示角α,滿足α∈[-π/2,π/2]且sinα=χ;arccos(-4/5)表示角β,滿足β∈[0,π]且cosβ=-4/5;arctan2表示角φ,滿足φ∈(-π/2,π/2)且tanφ=2

數學術語

為限制反三角函式為單值函式,將反正弦函式的值y限在y=-π/2≤y≤π/2,將y為反正弦函式的主值,記為y=arcsinx;相應地,反餘弦函式y=arccosx的主值限在0≤y≤π;反正切函式y=arctanx的主值限在-π/2<y<π/2;反餘切函式y=arccotx的主值限在0<y<π。
反三角函式實際上並不能叫做函式,因為它並不滿足一個自變數對應一個函式值的要求,其圖像與其原函式關於函式y=x對稱。其概念首先由歐拉提出,並且首先使用了arc+函式名的形式表示反三角函式,而不是f-1(x).
(1)正弦函式y=sinx在[-π/2,π/2]上的反函式,叫做反正弦函式。arcsinx表示一個正弦值為x的角,該角的範圍在[-π/2,π/2]區間內。
(2)餘弦函式y=cosx在[0,π]上的反函式,叫做反餘弦函式。arccosx表示一個餘弦值為x的角,該角的範圍在[0,π]區間內。
(3)正切函式y=tanx在(-π/2,π/2)上的反函式,叫做反正切函式。arctanx表示一個正切值為x的角,該角的範圍在(-π/2,π/2)區間內。
反三角函式主要是三個:
y=arcsin(x),定義域[-1,1],值域[-π/2,π/2]圖象用紅色線條;
y=arccos(x),定義域[-1,1],值域[0,π],圖象用藍色線條;
y=arctan(x),定義域(-∞,+∞),值域(-π/2,π/2),圖象用綠色線條;
y=arccot(x),定義域(-∞,+∞),值域(0,π),圖象用綠色線條;
sin(arcsinx)=x,定義域[-1,1],值域[-1,1]arcsin(-x)=-arcsinx
證明方法如下:設arcsin(x)=y,則sin(y)=x,將這兩個式子代入上式即可得
其他幾個用類似方法可得
cos(arccosx)=x,arccos(-x)=π-arccosx
tan(arctanx)=x,arctan(-x)=-arctanx

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