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雙曲正弦函數

鎖定
雙曲正弦函數是雙曲函數的一種。雙曲正弦函數在數學語言上一般記作sinh,也可簡寫成sh。與三角函數一樣,雙曲函數也分為雙曲正弦、雙曲餘弦、雙曲正切、雙曲餘切、雙曲正割、雙曲餘割6種,雙曲正弦函數和雙曲餘弦函數是雙曲函數中最基本的兩種,由這兩個函數可推導出雙曲正切函數等等。
雙曲正弦函數的定義式為:
sinhx=[e^x-e^(-x)]/2
中文名
雙曲正弦函數
外文名
Hyperbolic sine function
適用領域
數學、工程計算問題
應用學科
數學
數學表示
sinh
基本概念
雙曲函數中的一種

雙曲正弦函數簡介

用WPS表格製作的雙曲正弦函數的圖像 用WPS表格製作的雙曲正弦函數的圖像
應用上常遇到以e為底的指數函數
所產生的雙曲函數以及它們的反函數——反雙曲函數,而雙曲正弦函數是雙曲函數的一種,它的定義式 [1] 
當x的絕對值很大時,雙曲正弦函數的圖形在第一象限內接近於曲線
,在第三象限內接近於曲線
。當x=0時,sinhx=sinh0=0。

雙曲正弦函數定義域和值域

雙曲正弦函數的定義域為
值域也為

雙曲正弦函數奇偶性

雙曲正弦函數是奇函數,它的圖形通過原點且關於原點對稱 [2] 
證明如下:
根據奇函數的定義,可得出上述結論。

雙曲正弦函數單調性

雙曲正弦函數在區間
內它是單調增加的。證明如下:
查雙曲函數的導數公式,得到:
雙曲餘弦函數的值域是
。無論
取何值,
的值永遠大於0。可見,雙曲正弦函數在
內永遠是單調遞增的。

雙曲正弦函數週期性

無論是雙曲正弦函數y=sinhx,還是雙曲正切函數y=tanhx、雙曲餘弦函數y=coshx,它們都不是週期函數

雙曲正弦函數凹凸性

雙曲正弦函數在
凸函數,在
凹函數
證明:根據函數凹凸性的判定定理:設f(x)在[a,b]上連續,在(a,b)內具有一階和二階導數,那麼:
(1)若在(a,b)內,
,則f(x)在[a,b]上的圖形是凹的
(2)若在(a,b)內,
,則f(x)在[a,b]上的圖形是凸的
根據雙曲函數的導數公式,求得雙曲正弦函數的二階導數 [3]  為:
可見,雙曲正弦函數的二階導數仍然是雙曲正弦函數(它本身),而根據雙曲正弦函數的單調性,且sinh0=0。可知當x>0時,sinhx的二階導數大於0。x<0時,sinhx的二階導數小於0,則可得出上述結論。

雙曲正弦函數導數

雙曲正弦函數的導數是雙曲餘弦函數,即
[3] 

雙曲正弦函數不定積分

雙曲正弦函數的積分 [3]  是這樣的:
其中,大寫的C為任意常數。不難發現,除去任意常數C,雙曲正弦函數的積分也是雙曲餘弦函數。
其中,大寫的C為任意常數。

雙曲正弦函數泰勒展開式

雙曲正弦函數的泰勒展開式 [3]  為:
即:

雙曲正弦函數反函數

雙曲正弦的反函數——反雙曲正弦函數的圖像 雙曲正弦的反函數——反雙曲正弦函數的圖像
雙曲正弦函數的反函數是反雙曲正弦函數,數學表示上記作arsinh。它的定義式為:
函數y=arsinhx的定義域為
,它是奇函數,在區間
內單調增加。

雙曲正弦函數其他雙曲函數

雙曲正弦函數:shx=[e^x-e^(-x)]/2 [4] 
雙曲餘弦函數:chx=[e^x+e^(-x)]/2 [4] 
雙曲正切函數:thx=[e^x-e^(-x)]/[e^x+e^(-x)] [4] 
雙曲餘切函數:chx=[e^x+e^(-x)]/[e^x-e^(-x)] [4] 
參考資料
  • 1.    .華師大二附中實驗班用教材:上海教育出版社,2015-07-01
  • 2.    .高中數學公式定律:湖南師範大學出版社,2015-03-01
  • 3.    同濟大學數學系.《高等數學》第六版 上冊.北京:高等教育出版社,2007:96
  • 4.    欒林.淺談一類最重要的基本初等函數——雙曲函數及其反函數[J].數學教學研究,2009,0(S1):64-66