三角函數(shù)家族科普大全(一):探尋家族24個函數(shù)的定義域、值域、圖像、導(dǎo)函數(shù)及原函數(shù)
本篇文章將帶領(lǐng)大家探訪三角函數(shù)家族,初步了解家族里面的24個成員,24個函數(shù)可以分為4大類,一類里面有6個函數(shù),話不多說,直接切入正題(建議在電腦端進行觀看,本篇文章的公式都是以圖片的形式插入的,如果在手機端觀看排版可能會出現(xiàn)問題,影響觀感)
一.正弦、余弦、正切、余切、正割、余割
首先出場的,當(dāng)然是大家最為熟悉的老朋友了,尤其是前三個,大家高中時期做三角函數(shù)題一定沒少被前面三個兄弟折磨過,下面展開介紹
1.,也就是正弦函數(shù),定義域為
,值域為
,導(dǎo)函數(shù)為
,原函數(shù)為

2.,也就是余弦函數(shù),定義域為
,值域為
,導(dǎo)函數(shù)為
,原函數(shù)為

3.,也就是正切函數(shù),即正弦函數(shù)除以余弦函數(shù),因為余弦函數(shù)在分母,所以定義域需要滿足
,即
,值域為
,導(dǎo)函數(shù)為
原函數(shù)為

4.,也就是余切函數(shù),即余弦函數(shù)除以正弦函數(shù),因為正弦函數(shù)在分母,所以定義域需要滿足
,即
,值域為
,導(dǎo)函數(shù)為
原函數(shù)為

5.,也就是正割函數(shù),即余弦函數(shù)的倒數(shù),定義域和正切函數(shù)一樣都是
,值域為
,導(dǎo)函數(shù)為
原函數(shù)為

6.,也就是余割函數(shù),即正弦函數(shù)的倒數(shù),定義域和余切函數(shù)一樣都是
,值域為
,導(dǎo)函數(shù)為
原函數(shù)為

二.反正弦、反余弦、反正切、反余切、反正割、反余割
接下來這組函數(shù),有學(xué)過高數(shù)的朋友應(yīng)該也不陌生,這組函數(shù)分別與第一組對應(yīng)的函數(shù)關(guān)于對稱,但由于反函數(shù)對稱之后的圖像,會導(dǎo)致一個x值對應(yīng)多個y值,不符合函數(shù)的定義,所以數(shù)學(xué)上只截取了其中一小段,下面展開介紹
1.,也就是反正弦函數(shù),與
關(guān)于
對稱,定義域為
,但是正如上文提到過的問題,數(shù)學(xué)上只截取值域為
這一段

其導(dǎo)函數(shù)推導(dǎo)過程如下所示

再利用分部積分法,求得原函數(shù)為

2.,也就是反余弦函數(shù),與
關(guān)于
對稱,定義域為
,數(shù)學(xué)上只截取值域為
這一段

其導(dǎo)函數(shù)推導(dǎo)過程如下所示

再利用分部積分法,求得原函數(shù)為

3.,也就是反正切函數(shù),與
關(guān)于
對稱,定義域為
,數(shù)學(xué)上只截取值域為
這一段

其導(dǎo)函數(shù)推導(dǎo)過程如下所示

Tips:對于正割函數(shù)和正切函數(shù),有關(guān)系式,證明方法為
再利用分部積分法,求得原函數(shù)為

4.,也就是反余切函數(shù),與
關(guān)于
對稱,定義域為
,數(shù)學(xué)上只截取值域為
這一段

其導(dǎo)函數(shù)推導(dǎo)過程如下所示

Tips:對于余割函數(shù)和余切函數(shù),有關(guān)系式,證明方法為
再利用分部積分法,求得原函數(shù)為

5.,也就是反正割函數(shù),與
關(guān)于
對稱,定義域為
,數(shù)學(xué)上只截取值域為
這一段

其導(dǎo)函數(shù)推導(dǎo)過程如下所示

再利用分部積分法,求得原函數(shù)為

6.,也就是反余割函數(shù),與
關(guān)于
對稱,定義域為
,數(shù)學(xué)上只截取值域為
這一段

其導(dǎo)函數(shù)推導(dǎo)過程如下所示

再利用分部積分法,求得原函數(shù)為

(因一篇文章最多只能插入100張圖片,而本篇文章涉及到的公式推導(dǎo)以及函數(shù)圖像只能以圖片的形式插入,到此已經(jīng)快達(dá)到上限了,為了保持文章每一部分的完整性,不至于被割裂開,剩余兩部分將在下一篇繼續(xù)介紹)