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    千奇百怪的函数图像(第三集)——三角函数家眷,魔力四射

    发布日期:2024-11-02 18:59    点击次数:118

    千奇百怪的函数图像(第三集)——三角函数家眷,魔力四射

    前边两集主要辩论了多项式函数,幂函数,指数函数,对数函数。这集要点望望三角函数家眷,三角函数相配有效,内容又十分的丰富,对于一个函数,一般要覆按的性质,比如单调性,奇偶性,周期性,有界性等,在三角函数身上基本上皆要辩论一遍。三角函数为啥迫切?想想傅里叶级数吧,一个函数固然是性质越丰富越有效了,因为不错抒发的信息越多。先望望正弦和余弦函数吧:

    一, 正弦和余弦函数

    底下图1-0绘画了正弦和余弦函数,放一说念望望这两个函数吧,正弦函数“蓝色”弧线默示,余弦函数“红色”弧线默示,不错看出来:

    (1)正弦函数是奇函数,余弦函数是偶函数;(奇偶性)

    (2)正弦和余弦函数皆是周期函数,最小正周期皆是2π;(周期性)

    (3)正弦和余弦函数只可在[-1,1]之间变化(有界性)

    (4)正弦函数比余弦函数提前π/2.

    图片

    图1-0

    必须指出的是,正弦函数和余弦函数皆出自“单元圆”,单元圆上的一个点,横坐标就是余弦弦函数,纵坐标就是正弦函数,图1-1中OM=cos(x),MN=sin(x),正弦函数和余弦函数就像一双双胞胎昆玉相似,并莫得哪个比哪个好,sin(x+π/2)=cos(x)

    图片

    图1-1

    正弦和余弦函数还有以下有关,未必说关联:

    (1)(sinx)'=cosx,(cosx)'=-sinx

    (2)∫sinxdx=-cosx+C ,∫cosxdx=sinx+C

    二, 正切和余切函数

    正切函数就是y=tan(x),这个函数的界说域为x ≠ π/2 + k π,k是整数。图像如下图2-0所示,这个函数是个奇函数,所谓奇函数,就是图像对于原点对称。这个函数是个周期函数,最小正周期为T=π,这个函数在每个周期里皆是单调递加函数。这个函数有多数条竖直渐近线,也就是说在x =π/2 + k π处(k是整数)函数趋于无尽大,不错看出在渐近线两侧它的举止相背。这很情理情理!

    图片

    图2-0

    余切函数就是y=cot(x)=1/tan(x),彰着它和正切函数互为倒数,余切函数界说域:x ≠ k π,k是整数。底下是余切函数图像。不错看出,余切函数亦然奇函数,也就是说它也对于原点对称,它亦然周期函数,最小正周期为π,在每个周期内皆是单调减函数。这个函数有多数条竖直渐近线。

    图片

    图2-1

    目下让咱们把正切和余切函数画在一说念望望吧,怎么样,是不是很调解,这两个函数其实也有一个对称轴,就是x=π/4,也就是说不错用对称的体式,知说念一个函数,对称出另外一个函数。好了,全心感受数学的好意思吧,忘掉锤真金不怕火!

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    图2-2

    上头把基本的4种三角函数绘画了,然则这远远不够,请让咱们络续望望其他的三角函数吧。

    三, 正割和余割函数

    来来来,不要怕,毕竟他不是老虎,不会吃东说念主。“丑妻”看多了也就不丑了,有东说念主懦弱这些函数,比如正割,余割,归正切,归正割之类的函数。我想说:“畏缩的根源在于无知!”不要怕,再难的事物亦然小数一滴学习积存起来的。

    正割函数y=sec(x)=1/cos(x),它和余弦函数互为倒数,这是值得念念考的,为什么不是正弦函数sin(x)的倒数叫正割?底下是正割函数的图像,想必有东说念主如故背下来了,也有东说念主从来没见过,也有东说念主以为兴趣怪,其实很情理情理,根柢不需要背,只需要会画余弦函数就行,先绘画y=cos(x),找到y=cos(x)的零点,这些点就是y=sec(x)的垂直渐近线,势必过程(0,1),最小值一定在y=cos(x)等于1的点,然后字据奇偶性,周期性很快就能绘出草图,底下咱们不错看出这个函数“启齿很方”,有点像二次函数。

    图片

    图3-0

    底下是余割函数图像:

    图片

    图3-1

    正割和余割函数皆是周期函数,皆具有多数条竖直渐近线,正割函数是偶函数,余割函数是奇函数!

    将上头辩论的几个函数放一说念望望呢。

    四, 一图搞懂sin(x),cos(x),tan(x),cot(x),sec(x)和csc(x)的关联

    图片

    图4-0

    这个图最给力的场所在于六个及其代表六个函数。有以下12个迫切论断:

    (1)对角及其的函数互为倒数;(3个关联)

    cot(x)=1/tan(x)

    sec(x)=1/cos(x)

    csc(x)=1/sin(x)

    (2)每个及其的函数等于该及其相邻函数之积;(6个关联)

    sin(x)=tan(x)cos(x)

    cos(x)=sin(x)cot(x)

    cot(x)=cos(x)csc(x)

    csc(x)=cot(x)sec(x)

    sec(x)=csc(x)tan(x)

    tan(x)=sec(x)sin(x)

    (3)倒三角的平方和等于底下及其的平方。(3个关联)

    sin²α+cos²α=1

    tan²α+1=sec²α

    1+cot²α=csc²α

    这里多说两句,最迫切的平方关联:sin²α+cos²α=1

    对于上头等式,双方同期除以cos²α,就不错取得sin²α/ cos²α +1=1/ cos²α,这个关联也就是

    tan²α+1=sec²α;

    如果对于上头等式,双方同期除以sin²α,就不错取得1+ cos²α/ sin²α=1/ sin²α ,这个关联也就是1+cot²α=csc²α;

    也就是说这三个平方关联实质同源!

    就问你这个六边形牛不牛!

    我给他起个名字吧,就叫“神奇六边形”。

    有一类函数亦然十分迫切,那就是反三角函数,接下来望望反三角函数的图像吧!

    五. 归正弦和反余弦函数

    底下是归正弦函数,咱们知说念一个函数图像和它的反函数的图像对于y=x对称(切记这个,这是学反函数最迫切的一条!),底下图5-0就是要诠释这个事实,图5-0绘画了y=sin(x)和y=arcsin(x)以及y=x的函数图像。

    (1)不错看到y=sin(x)和y=arcsin(x)图像对于y=x对称,

    (2)不得不介怀的是反三角正弦函数的界说域为[-1,1],反函数的界说域就是原函数的值域;

    (3)y=arcsin(x)的值域为[-π/2,-π/2],反函数的值域就是原函数的界说域;

    (4)反函数和原函数具有换取的单调性,这个事实也不错从图5-0看到,他们在相应区间皆是单调增函数。

    (5)反三角正弦函数y=arcsin(x)是个奇函数,意味着它对于原点对称;

    (6)还有个迫切的特色就是,y=sin(x)和y=arcsin(x)在x=0隔邻基本上和y=x重合,这就是说当x饱和小的时期,不错用y=x访佛代替y=sin(x)和y=arcsin(x)。有东说念主问饱和小是多小?当x<0.1时,sin(x)和x之间的差就如故小于2e-4(万分之2)了,当x<0.01时,sin(x)和x之间的差就如故小于2e-7(千万分之2)了,这如故饱和精准了,是以泛泛会看到有这么的访佛说法:当x饱和小(x≤0.01)的时期,sin(x)≈x,arcsin(x)≈x,以致有tan(x)≈x.是不是很情理情理!

    图片

    图5-0

    再来望望反余弦函数y=arccos(x),如图5-1所示,有没以为像一只在挥动翅膀的蝙蝠!对于图5-1有什么不错挖掘的信息呢?

    (1)y=cos(x)和y=arccos(x)图像对于y=x对称,

    (2)反余弦函数的界说域为[-1,1],这是十分迫切的!

    (3)y=arccos(x)的值域为[0,π];

    (4)反函数和原函数具有换取的单调性,这个事实也不错从图5-1看到,他们在相应区间皆是单调增函数。

    图片

    图5-1

    望望底下这只挥动翅膀的蝙蝠吧!

    图片

    图5-2

    六. 归正切和反余切函数

    底下就是正切函数y=tan(x)和归正切函数y=arctan(x)的函数图像,看起来比拟复杂,推行上没那么难!图6-0所有绘画了7条弧线,主淌若y=tan(x)及它的两条竖直渐近线,y=arctan(x)和它的两条水平渐近线,y=x直线。

    (1)y=tan(x)和y=arctan(x)图像对于y=x对称,

    (2)归正切函数的界说域为[-∞,+∞],这偶合是y=tan(x)的值域;

    (3)y=arctan(x)的值域为(-π/2,π/2),y=π/2和y=π/2很好是y=arctan(x)的水平渐近线;

    (4)y=arctan(x)和y=tan(x)具有换取的单调性,他们在相应区间皆是单调增函数。

    (5)y=arctan(x)是个奇函数。

    图片

    图6-0

    再来望望底下的反余切函数,也不错看出以下论断:

    (1)y=cot(x)和y=arccot(x)图像对于y=x对称,

    (2)反余切函数的界说域为(-∞,+∞),这偶合是y=cot(x)的值域;

    (3)y=arccot(x)的值域为(0,π),y=0和y=π很好是y=arccot(x)的水平渐近线;

    (4)y=arccot(x)和y=cot(x)具有换取的单调性,他们在相应区间皆是单调减函数。

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    图6-1

    七. 归正割和反余割函数

    话说这y=arcsec(x)和y=arccsc(x)两个函数可能好多东说念主皆比拟生分,不常打交说念,无所谓,这两个函数在数学中还长短常迫切的,先望望它们的函数图像吧!

    图片

    图7-0

    也不错取得一些论断:

    (1)y=sec(x)和y=arcsec(x)图像对于y=x对称,

    (2)归正割函数的界说域为(-∞,-1]∪[1,+∞),这偶合是y=sec(x)的值域;

    (3)y=arcsec(x)的值域为[0,π],扣掉π/2,y=π/2是y=arcsec(x)的水平渐近线;

    (4)y=arcsec(x)和y=sec(x)具有换取的单调性,他们在相应区间皆是单调增函数。

    底下是反余割函数的图像,论断如下:

    (1)y=csc(x)和y=arccsc(x)图像对于y=x对称,

    (2)反余割函数的界说域为(-∞,-1]∪[1,+∞),这偶合是y=csc(x)的值域;

    (3)y=arccsc(x)的值域为[-π/2,π/2],扣掉0,偶合是y=csc(x)的界说域,何况y=0是y=arccsc(x)的水平渐近线;

    (4)y=arccsc(x)和y=csc(x)具有换取的单调性,他们在相应区间皆是单调减函数。

    (5)y=arccsc(x)是奇函数。

    图片

    图7-1

    挥洒自如又写了3000多字,弧线又绘画了12幅图,我想三角函数的基本函数图像算是讲澄澈了,我以为这些很好意思,但愿把好意思好的东西共享给人人,但愿对人人有匡助,迎接点赞,转发,保藏,谢谢!

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