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反正切函數(shù)公式的推導(dǎo)

來源 :華課網(wǎng)校 2024-06-18 14:55:23

反正切函數(shù)是一種三角函數(shù),它的定義域?yàn)?$(-\infty, +\infty)$,值域?yàn)?$(-\frac, \frac)$。它的基本形式為 $\tan^(x)$,表示的是 $x$ 的反正切值。

反正切函數(shù)公式的推導(dǎo)可以從正切函數(shù)的定義開始。正切函數(shù)的定義是 $\tan(\theta)=\frac$,其中 $\theta$ 是一個角度。反正切函數(shù)的定義是 $\tan^(x)=\theta$,其中 $x$ 是一個實(shí)數(shù)。

我們可以將 $\theta$ 帶入正切函數(shù)的定義式中,得到 $\tan(\theta)=\frac=\frac$。這里的 $x$ 是反正切函數(shù)的參數(shù)。我們可以將等式兩邊取正切函數(shù)的反函數(shù),得到 $\theta=\tan^(\frac)$。這就是反正切函數(shù)的基本公式。

但是,這個公式的定義域和值域并不符合我們對反正切函數(shù)的要求。為了將其定義域拓展到 $(-\infty, +\infty)$,我們需要對其進(jìn)行一些調(diào)整。

首先,我們需要注意到正切函數(shù)在 $\frac$ 和 $-\frac$ 處有一個垂直漸近線。這意味著,在這些點(diǎn)附近,正切函數(shù)的值會趨近于無窮大或負(fù)無窮大。因此,我們需要將反正切函數(shù)的定義域限制在 $(-\infty, -1]\cup[1,+\infty)$ 上,以避免出現(xiàn)無窮大的情況。

其次,我們需要注意到反正切函數(shù)的值域?yàn)?$(-\frac, \frac)$。這個值域是一個開區(qū)間,我們需要將其變?yōu)殚]區(qū)間。為此,我們可以考慮將 $\theta$ 限制在 $[-\frac, \frac]$ 上,這樣就可以得到反正切函數(shù)的完整定義。

綜上所述,反正切函數(shù)的公式為:

$$\tan^(x)= \begin \arctan(x) & x\in(-\infty,-1]\cup[1,+\infty)\\ \arctan(x)+\pi & x\in(-\infty,-1]\cup[1,+\infty)\\ \frac & x=+\infty\\ -\frac & x=-\infty \end$$

其中,$\arctan(x)$ 表示 $x$ 的反正切值,$\pi$ 表示圓周率。這個公式可以幫助我們計(jì)算任何實(shí)數(shù)的反正切值,從而在數(shù)學(xué)和工程等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

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