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三角函数家族科普大全(一):探寻家族24个函数的定义域、值域、图像、导函数及原函数

本篇文章将带领大家探访三角函数家族,初步了解家族里面的24个成员,24个函数可以分为4大类,一类里面有6个函数,话不多说,直接切入正题(建议在电脑端进行观看,本篇文章的公式都是以图片的形式插入的,如果在手机端观看排版可能会出现问题,影响观感)

一.正弦、余弦、正切、余切、正割、余割

首先出场的,当然是大家最为熟悉的老朋友了,尤其是前三个,大家高中时期做三角函数题一定没少被前面三个兄弟折磨过,下面展开介绍


(资料图片仅供参考)

1.,也就是正弦函数,定义域为,值域为,导函数为,原函数为

2.,也就是余弦函数,定义域为,值域为,导函数为,原函数为

3.,也就是正切函数,即正弦函数除以余弦函数,因为余弦函数在分母,所以定义域需要满足,即,值域为,导函数为原函数为

4.,也就是余切函数,即余弦函数除以正弦函数,因为正弦函数在分母,所以定义域需要满足,即,值域为,导函数为原函数为

5.,也就是正割函数,即余弦函数的倒数,定义域和正切函数一样都是,值域为,导函数为原函数为

6.,也就是余割函数,即正弦函数的倒数,定义域和余切函数一样都是,值域为,导函数为原函数为

二.反正弦、反余弦、反正切、反余切、反正割、反余割

接下来这组函数,有学过高数的朋友应该也不陌生,这组函数分别与第一组对应的函数关于对称,但由于反函数对称之后的图像,会导致一个x值对应多个y值,不符合函数的定义,所以数学上只截取了其中一小段,下面展开介绍

1.,也就是反正弦函数,与关于对称,定义域为,但是正如上文提到过的问题,数学上只截取值域为这一段

其导函数推导过程如下所示

再利用分部积分法,求得原函数为

2.,也就是反余弦函数,与关于对称,定义域为,数学上只截取值域为这一段

其导函数推导过程如下所示

再利用分部积分法,求得原函数为

3.,也就是反正切函数,与关于对称,定义域为,数学上只截取值域为这一段

其导函数推导过程如下所示

Tips:对于正割函数和正切函数,有关系式,证明方法为

再利用分部积分法,求得原函数为

4.,也就是反余切函数,与关于对称,定义域为,数学上只截取值域为这一段

其导函数推导过程如下所示

Tips:对于余割函数和余切函数,有关系式,证明方法为

再利用分部积分法,求得原函数为

5.,也就是反正割函数,与关于对称,定义域为,数学上只截取值域为这一段

其导函数推导过程如下所示

再利用分部积分法,求得原函数为

6.,也就是反余割函数,与关于对称,定义域为,数学上只截取值域为这一段

其导函数推导过程如下所示

再利用分部积分法,求得原函数为

(因一篇文章最多只能插入100张图片,而本篇文章涉及到的公式推导以及函数图像只能以图片的形式插入,到此已经快达到上限了,为了保持文章每一部分的完整性,不至于被割裂开,剩余两部分将在下一篇继续介绍)

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