الجيب الزائدي [ 1] (بالإنجليزية : Hyperbolic Sine ) في الرياضيات هي دالة زائدية لها خصائص ومميزات مُعَرِّفَة لها.
تعريف
يُرمز لدالة الجيب الزائدي بـ sinh (أو sh )[بحاجة لمصدر ] وهي معرفة بالعلاقة التالية:
sinh
:
z
↦ ↦ -->
e
z
− − -->
e
− − -->
z
2
{\displaystyle \sinh :z\mapsto {\frac {\mathrm {e} ^{z}-\mathrm {e} ^{-z}}{2}}}
حيث
z
↦ ↦ -->
e
z
{\displaystyle z\mapsto \mathrm {e} ^{z}}
هو الأس المركب .
دالة الجيب الزائدي هي دالة فردية .
دالة الجيب الزائدية هي نظيرة دالة جيب الزاوية في الهندسة الزائدية .
خصائص
الخصائص العامة
الخصائص المثلثية
من خلال تعاريف الدالتين (جيب التمام الزائدي والجيب الزائدي)، يًمكن استنتاج المتساويات التالية:
e
z
=
cosh
-->
(
z
)
+
sinh
-->
(
z
)
{\displaystyle \mathrm {e} ^{z}=\cosh(z)+\sinh(z)}
e
− − -->
z
=
cosh
-->
(
z
)
− − -->
sinh
-->
(
z
)
{\displaystyle \mathrm {e} ^{-z}=\cosh(z)-\sinh(z)}
هذه المتساويات هي مماثلة لصيغة أويلر في علم المثلثات الكلاسيكية.
إذا كانت الإحداثيات ((cos(t ), sin(t )) تُحدد دائرة ، فإن نفس الإحداثيات ((cos(t )، sin(t )) تُحددان الجزء الموجب من القطع الزائد ، إذن لكل
t
>
0
{\displaystyle t>0}
فإن:
cosh
2
-->
(
t
)
− − -->
sinh
2
-->
(
t
)
=
1
{\displaystyle \cosh ^{2}\left(t\right)-\sinh ^{2}\left(t\right)=1}
.
من ناحية أخرى، لكل
x
∈ ∈ -->
R
{\displaystyle x\in \mathbb {R} }
:
sinh
-->
(
i
x
)
=
e
i
x
− − -->
e
− − -->
i
x
2
=
i
sin
-->
(
x
)
{\displaystyle \sinh(\mathrm {i} x)={\frac {\mathrm {e} ^{\mathrm {i} x}-\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} x}}{2}}=\mathrm {i} \sin(x)}
;
sinh
-->
(
x
)
=
− − -->
i
sin
-->
(
i
x
)
{\displaystyle \sinh(x)=-\mathrm {i} \sin(\mathrm {i} x)}
;
sinh
-->
(
x
+
y
)
=
sinh
-->
(
x
)
cosh
-->
(
y
)
+
cosh
-->
(
x
)
sinh
-->
(
y
)
{\displaystyle \sinh(x+y)=\sinh(x)\cosh(y)+\cosh(x)\sinh(y)}
;
sinh
2
-->
(
x
2
)
=
cosh
-->
(
x
)
− − -->
1
2
{\displaystyle \sinh ^{2}\left({\frac {x}{2}}\right)={\frac {\cosh(x)-1}{2}}}
.
استخدام الصيغ المثلثية مثل
tan
-->
(
2
t
)
=
2
tan
-->
t
1
− − -->
tan
2
-->
t
{\displaystyle \tan(2t)={\frac {2\tan t}{1-\tan ^{2}t}}}
يُمَكِّنُ من الحصول على علاقات أكثر تفصيلا، وذلك على غرار:
sinh
-->
(
x
)
=
− − -->
1
tan
-->
(
2
arctan
-->
(
e
x
)
)
{\displaystyle \sinh(x)={\frac {-1}{\tan \left(2\arctan \left(\mathrm {e} ^{x}\right)\right)}}}
;
دالة الجيب الزائدي في متسلسلة تايلور
في متسلسلة تايلور ، يُصبح تعبير دالة Sinh على الشكل التالي:
sinh
-->
z
=
z
+
z
3
3
!
+
z
5
5
!
+
⋯ ⋯ -->
=
∑ ∑ -->
n
=
0
+
∞ ∞ -->
z
2
n
+
1
(
2
n
+
1
)
!
{\displaystyle \sinh z=z+{\frac {z^{3}}{3!}}+{\frac {z^{5}}{5!}}+\dots =\sum _{n=0}^{+\infty }{\frac {z^{2n+1}}{(2n+1)!}}}
.
القيم
هذه بعض قيم دالة Sinh:
sinh
-->
(
0
)
=
0
{\displaystyle \sinh(0)=0}
;
sinh
-->
(
1
)
=
e
2
− − -->
1
2
e
{\displaystyle \sinh(1)={\frac {\mathrm {e} ^{2}-1}{2\mathrm {e} }}}
;
sinh
-->
(
i
)
=
i
sin
-->
(
1
)
{\displaystyle \sinh(\mathrm {i} )=\mathrm {i} \sin(1)}
.
الأصفار
الدالة Sinh لها جذر حقيقي
x
=
0
{\displaystyle x=0}
وجذور خيالية محضة حيث:
z
∈ ∈ -->
C
sinh
-->
(
z
)
=
0
⇔ ⇔ -->
z
∈ ∈ -->
i
π π -->
Z
{\displaystyle z\in \mathbb {C} \quad \sinh(z)=0\Leftrightarrow z\in \mathrm {i} \pi \mathbb {Z} }
.
الدالة العكسية
رسم بياني للدالة العكسية للجيب الزائدي على جزء من ℝ.
الدالة sinh تقبل دالة عكسية يُرمز لها بـ arsinh (أو argsinh أو argsh أو في بعض الأحيان sinh-1 )[ 2] ، وتُسمى الدالة العكسية لدالة الجيب الزائدي، وهي دالة متعددة الفروع، لكن لها فرع رئيسي وعادة ما يكون معرف على:[ 3]
]
− − -->
∞ ∞ -->
i
,
− − -->
i
]
{\displaystyle \left]-\infty \mathrm {i} ,-\mathrm {i} \right]}
و
[
i
,
+
∞ ∞ -->
i
[
{\displaystyle \left[\mathrm {i} ,+\infty \mathrm {i} \right[}
:
بحيث:
arsinh
-->
(
z
)
=
log
-->
(
z
+
1
+
z
2
)
{\displaystyle \operatorname {arsinh} (z)=\log \left(z+{\sqrt {1+z^{2}}}\right)}
,
وبما أن
log
{\displaystyle \log }
و
{\displaystyle {\sqrt {~}}}
هي دوال تنتمي إلى اللوغاريتم العقدي والجذر التربيعي العقدي، إذن إذا كانت
sinh
-->
Z
=
z
{\displaystyle \sinh Z=z}
فإن:
cosh
2
-->
Z
=
1
+
z
2
{\displaystyle \cosh ^{2}Z=1+z^{2}}
أو
e
Z
=
sinh
-->
Z
+
cosh
-->
Z
{\displaystyle \mathrm {e} ^{Z}=\sinh Z+\cosh Z}
البناء الهندسي لدالة sinh في ℝ على ℝ يُحقق إذن المتساوية التالية:
arsinh
-->
(
x
)
=
ln
-->
(
x
+
1
+
x
2
)
{\displaystyle \operatorname {arsinh} (x)=\ln \left(x+{\sqrt {1+x^{2}}}\right)}
.
انظر أيضا
المراجع