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反雙曲函數

鎖定
反雙曲函數是雙曲函數的反函數。記為(arsinh、arcosh、artanh等等)。與反三角函數不同之處是它的前綴是ar意即area(面積),而不是arc(弧)。因為雙曲角是以雙曲線、通過原點直線以及其對x軸的映射三者之間所夾面積定義的,而圓角是以弧長與半徑的比值定義。 [1] 
中文名
反雙曲函數
外文名
inverse hyperbolic function
應用學科
數學
對    比
雙曲函數
種    類
6種
求    導
兩大類
定    義
雙曲函數的反函數

反雙曲函數定義

我們知道,三角函數分為sin(正弦)、cos(餘弦)、tan(正切)、cot(餘切)、sec(正割)、csc(餘割)六種。而雙曲函數也如此。故而,反雙曲函數也有六種。有反雙曲正弦、反雙曲餘弦、反雙曲正切、反雙曲餘切、反雙曲正割、反雙曲餘割六種。這裏,就介紹比較常見的前三種:反雙曲正弦、反雙曲餘弦、反雙曲正切。
反雙曲函數是雙曲函數的反函數。記為(arsinh、arcosh、artanh等等)。與反三角函數不同之處是它的前綴是ar意即area(面積),而不是arc(弧)。 [1] 

反雙曲函數反雙曲正弦

反雙曲正弦函數記作y=arsinhx。 [2] 
雙曲函數y=sinhx的定義是y=sinhx=
.那麼,取它的反函數,最終得到反雙曲正弦函數的定義是y=arsinhx=
反雙曲正弦函數的定義域為
。它是奇函數。在區間
內單調增加。
反雙曲正弦函數的導數是
。不定積分是
(不包含不定積分特有的常數C)。
反雙曲正弦函數的冪級數展開式是:

反雙曲函數反雙曲餘弦

圖1 反雙曲餘弦函數圖像 圖1 反雙曲餘弦函數圖像
反雙曲餘弦函數記作y=arcoshx。 [2] 
雙曲函數y=coshx的定義是y=coshx=
.那麼,取它的反函數,最終得到反雙曲餘弦函數的定義是y=arcoshx=
反雙曲餘弦函數的定義域為
。它是非奇非偶函數。在區間
內單調增加。反雙曲餘弦函數的圖像如圖1所示。
反雙曲餘弦函數的導數
。不定積分是
(不包含不定積分特有的常數C)。
反雙曲餘弦函數的冪級數展開式是:
=

反雙曲函數反雙曲正切

反雙曲正切函數記作y=artanhx。 [2] 
雙曲函數y=tanhx的定義是y=tanhx=
.那麼,取它的反函數,最終得到反雙曲正切函數的解析式是y=artanhx=
反雙曲正切函數的定義域為
。它是奇函數。在區間
內單調增加。
反雙曲正切函數的導數是
。不定積分是
(不包含不定積分特有的常數C)。需要注意,在反雙曲正切的不定積分中,有條件
,此不定積分才能成立。
反雙曲正切函數的冪級數展開式是:
=

反雙曲函數對比

在數學中,雙曲函數類似於常見的(也叫圓函數的)三角函數。基本雙曲函數是雙曲正弦“sinh”,雙曲餘弦“cosh”,從它們導出雙曲正切“tanh”等。 [3]  [4] 

反雙曲函數求導

反雙曲函數雙曲函數求導

shx = (e^x - e^(-x)/2, (shx) ' =chx
chx = (e^x + e^(-x)/2, (chx) ' =shx
thx = shx / chx, (thx) ' = 1/(chx)^2 [3] 

反雙曲函數反雙曲函數求導

arsinh x = ln[ x+ (x^2+1)^(1/2) ] , (arsinh x) ' = 1/ (x^2+1)^(1/2)
arcosh x = ln[ x+ (x^2-1)^(1/2) ] , (arcosh x) ' = 1/ (x^2-1)^(1/2)
artanh x =(1/2) [ ln(1+x)/(1-x) ], (artanh x) ' = 1/(1-x^2) [2] 
參考資料
  • 1.    徐裕生. 反雙曲函數符號的含義[J]. 高等數學研究, 1996(3):5-6.
  • 2.    柴文祥. 反三角函數、反雙曲函數的單值解析分支[J]. 蘭州文理學院學報(自然科學版), 2012, 26(4):26-28.
  • 3.    張濤. 基本初等函數與雙曲函數的特徵方程[J]. 新疆教育學院學報, 1987(3):91-97.
  • 4.    朱劍華. 雙曲函數的探討[J]. 麗水學院學報, 1989(s1):36-39.