арксинус (обозначение: угол, синус которого равен )
арккосинус (обозначение: угол, косинус которого равен и т. д.)
арктангенс (обозначение: ; в иностранной литературе )
арккотангенс (обозначение: ; в иностранной литературе или (намного реже) )
арксеканс (обозначение: )
арккосеканс (обозначение: ; в иностранной литературе )
Название обратной тригонометрической функции образуется от названия соответствующей ей тригонометрической функции добавлением приставки «арк-» (от лат.arcus — дуга). Это связано с тем, что геометрически значение обратной тригонометрической функции можно связать с длинойдугиединичной окружности (или углом, стягивающим эту дугу), соответствующей тому или иному отрезку. Так, обычный синус позволяет по дуге окружности найти стягивающую её хорду, а обратная функция решает противоположную задачу. Манера обозначать таким образом обратные тригонометрических функции появилась у австрийского математика XVIII века Карла Шерфера и закрепилась благодаря Лагранжу. Впервые специальный символ для обратной тригонометрической функции использовал Даниил Бернулли в 1729 году. Английская и немецкая математические школы до конца XIX века предлагали иные обозначения: но они не прижились[1].
Лишь изредка в иностранной литературе, также как и в научных/инженерных калькуляторах, пользуются обозначениями типа sin−1, cos−1 для арксинуса, арккосинуса и т. п.[2], — такая запись считается не очень удобной, так как возможна путаница с возведением функции в степень −1.
Тригонометрические функции периодичны, поэтому функции, обратные к ним, многозначны. То есть, значение аркфункции представляет собой множество углов (дуг), для которых соответствующая прямая тригонометрическая функция равна заданному числу. Например, означает множество углов , синус которых равен . Из множества значений каждой аркфункции выделяют её главные значения (см. графики главных значений аркфункций ниже), которые обычно и имеют в виду, говоря об арксинусе, арккосинусе и т. д.
В общем случае при условии все решения уравнения можно представить в виде [3]
Дана функция . На всей своей области определения она является кусочно-монотонной, и, значит, на всей числовой прямой обратное соответствие функцией не является. Поэтому рассмотрим отрезок , на котором функция строго монотонно возрастает и принимает все значения своей области значений только один раз. Тогда на отрезке существует обратная функция, график которой симметричен графику функции относительно прямой.
Функция arccos
Аркко́синусом числа x называется такое значение угла y в радианной мере, для которого
Функция непрерывна и ограничена на всей своей области определения. Она является строго убывающей и неотрицательной.
Дана функция . На всей своей области определения она является кусочно-монотонной, и, значит, на всей числовой прямой обратное соответствие функцией не является. Поэтому рассмотрим отрезок , на котором функция строго монотонно убывает и принимает все значения своей области значений только один раз. Тогда на отрезке существует обратная функция, график которой симметричен графику функции относительно прямой.
Функция arctg
Аркта́нгенсом числа x называется такое значение угла выраженное в радианах, для которого
Функция определена на всей числовой прямой, всюду непрерывна и ограничена. Она является строго возрастающей.
, где — обратный гиперболический тангенс, ареатангенс.
Получение функции arctg
Дана функция . На всей своей области определения она является кусочно-монотонной, и, значит, обратное соответствие функцией не является. Поэтому рассмотрим интервал , на котором функция строго монотонно возрастает и принимает все значения своей области значений только один раз. Тогда на интервале существует обратная функция, график которой симметричен графику функции относительно прямой.
Функция arcctg
Арккота́нгенсом числа x называется такое значение угла y (в радианной мере измерения углов), для которого
Функция определена на всей числовой прямой, всюду непрерывна и ограничена. Она является строго убывающей и всюду положительной.
Дана функция . На всей своей области определения она является кусочно-монотонной, и, значит, обратное соответствие функцией не является. Поэтому рассмотрим интервал , на котором функция строго монотонно убывает и принимает все значения своей области значений только один раз. Тогда на интервале существует обратная функция, график которой симметричен графику функции относительно прямой.
График арккотангенса получается из графика арктангенса, если последний отразить относительно оси ординат (то есть заменить знак аргумента, ) и сместить вверх на π/2; это вытекает из вышеупомянутой формулы
Функция arcsec
Арксе́кансом числа x называется такое значение угла y (в радианной мере измерения углов), для которого
Функция непрерывна и ограничена на всей своей области определения. Она является строго возрастающей и всюду неотрицательной.
Производные от обратных тригонометрических функций
Все обратные тригонометрические функции бесконечно дифференцируемы в каждой точке своей области определения. Первые производные:
Функция
Производная
Примечание
Доказательство
Найти производную арксинуса можно при помощи взаимно обратных функций.
После чего мы должны взять производную этих обеих функций.
Теперь мы должны выразить производную арксинуса.
Исходя из тригонометрического тождества() — получаем.
Для того, чтобы понять плюс должен стоять или минус взглянем какие значения.
Так как косинус находится в 2-й и 4-й четвертях то, получается что косинус положительный.
Получается.
Доказательство
Найти производную арккосинуса можно при помощи данного тождества:
Теперь находим производную обеих частей этого тождества.
Теперь выражаем производную арккосинуса.
Получается.
Доказательство
Найти производную арктангенса можно при помощи взаимнообратной функции:
Теперь находим производную обеих частей этого тождества.
Теперь мы должны выразить производную арктангенса:
Теперь на помощь нам придет на помощь тождество():
Получается.
Доказательство
Найти производную арккотангенса можно при помощи данного тождества:
Теперь находим производную обеих частей этого тождества.
Теперь выражаем производную арккотангенса.
Получается.
Доказательство
Найти производную арксеканса можно при помощи тождества:
Теперь находим производную обеих частей этого тождества.
Получается.
Доказательство
Найти производную арккосеканса можно при помощи данного тождества:
Теперь находим производную обеих частей этого тождества.
Теперь выражаем производную арккосинуса.
Получается.
Обратные тригонометрические функции используются для вычисления углов треугольника, если известны его стороны, например, с помощью теоремы косинусов.
В прямоугольном треугольнике эти функции от отношений сторон сразу дают угол.
Так, если катет длины является противолежащим для угла , то
Связь с натуральным логарифмом
Для вычисления значений обратных тригонометрических функций от комплексного аргумента удобно использовать формулы, выражающие их через натуральный логарифм:
Математическая энциклопедия / Гл. ред. И. М. Виноградов. — М.: «Советская Энциклопедия», 1982. — [dic.academic.ru/dic.nsf/enc_mathematics/3612/%D0%9E%D0%91%D0%A0%D0%90%D0%A2%D0%9D%D0%AB%D0%95 Т. 3. — с. 1135].
Обратные тригонометрические функции — статья из Большой советской энциклопедии. — М.: «Советская Энциклопедия», 1974. — Т. 18. — с. 225.
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист
Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым).