三角函数的图象和性质与反三角函数

发布 2022-09-23 04:57:28 阅读 1767

三角函數: 正弦, 餘弦, 正切, 正割, 餘割, 餘切。

正弦(英文:sine)是三角函數的一種。它的定義域是整個實數集,值域是[-1,1]。

它是周期函數,其最小正周期為2π。在自變數為(4n+1)π/2〔n為整數〕時,該函數有極大值1;在自變數為(4n+3)π/2時,該函數有極小值-1。正弦函數是奇函數,其圖像關於原點對稱。

正弦函數(藍色)被對中心為原點的全圓的它的 5 次泰勒級數(粉紅色)緊密逼近。

兩個角的和及差的正弦。

二倍角公式。

三倍角公式。

半形公式。和差化積公式。

萬能公式。餘弦是三角函數的一種。它的定義域是整個實數集,值域是[-1,1]。

它是周期函數,其最小正周期為2π。在自變數為2π(n為整數)時,該函數有極大值1;在自變數為(2n+1)π時,該函數有極小值-1。餘弦函數是偶函數,其圖像關於y軸對稱。

兩個角的和及差的餘弦。

二倍角公式。

三倍角公式。

半形公式。冪簡約公式。

和差化積公式。

萬能公式。例題1:

(a) 描繪 y = cos (x +

在區間 0 x 2 的圖像。

b) 由此,解 cos (x + 0,其中 0 x 2 。

a)b) 從上圖所得,當x = 或,cos (x +)0

例題2:a) 在同一圖中描繪 y = 2 cos x + 1 及 y = 2 sin 的圖像,其中 0 x 360

b) 由此,用圖像法解方程

2 cos x – 2 sin + 1 = 0,其中 0 x 360 。

答案準確至最接近。

a)b) 從圖像可得,x = 81 或 279 (準確至最接近)

習題:1. 下圖所示為 y = sin 3x + 1 的圖像,其中 0° x 360°。

a) 求 y 的極大值和極小值。

解: y=b) y = sin 3x + 1 是一個周期函數嗎? 若是的話,求它的周期。

2. 下圖所示為 y = sin x 的圖像。

試在圖中加上適當的直線,從而解下列各方程,其中 0° x 360°。

a) sin x = 1

b) sin x = 0.5

3. 利用圖解法解 tan 3x = 1,其中 0° x 360°。

4. 利用圖解法解 sin x = cos 2x,其中 0° x 360°。

5考慮下圖中的 △abc。

求 。由此,證明 △abc 是一個等腰三角形。

6. 下圖所示為 y = cos 3x 的圖像。試在圖中加上適當的直線,從而解方程 cos 3x – 1 = 0,其中

0 x 360 。

7. 下圖所示為 y = sin 3x – cos 2x 的圖像。試在圖中加上適當的直線,從而解方程。

2 sin 3x = 1 + 2 cos 2x,其中 0 x 360 。

8. 下圖所示為 y = cos 3x 及 y = cos x的圖像。解方程 cos 3x = cos x,其中 0 x 360 。

9. 假設已知 y = 2 sin x + 3 cos x – 2的圖像。求在解下列各方程時,應在圖像中加上的直線的方程。

(a) 2 sin x + 3 cos x + 2 = 0

(b) 2 sin x = 3 cos x

(c) 4 sin x + 6 cos x = 1

10. 假設已知的圖像。求在解下列各方程時,應在圖像中加上的直線的方程。

(a) (b)

(c) 11. 對於函數 y = 3 cos 2x,(a) 繪畫它的圖像,其中 0 x 360 ;

(b) 求它的極大值和極小值;

(c) 判斷它是否周期函數; 若是的話,求它的周期。

12. 對於函數 y = cos 3x + 1,(a) 繪畫它的圖像,其中 0 x 360 ;

(b) 求它的極大值和極小值;

(c) 判斷它是否周期函數; 若是的話,求它的周期。

13. 利用圖解法解方程,其中 0 x 360 。

14. 利用圖解法解方程,其中 0 x 360 。

15. (a) 利用圖解法解方程cos x + sin x = 1,其中 0 x 360

(b) 由此,解 cos (x + 30 ) sin (x + 30 ) 1,其中 0 x 360 。選擇題:

上圖為下列哪個函數的圖像?

a. b.

c. d.

17. 的圖像的最高點是。

a. 。b. 。

c. 。d. 。

上圖為下列哪個函數的圖像?

a. b.

c. d.

19.下圖所示為周期函數。

的周期是。a. 30 。

b. 60 。

c. 90 。

d. 120 。

20. 下圖所示為周期函數。

的周期是。a. 30 。

b. 60 。

c. 90 。

d. 120 。

21. 假設已知的圖像。 以下哪一項是不正確的?

a. 在該圖像中加上的圖像,可解。

b. 在該圖像中加上的圖像,可解。

c. 在該圖像中加上的圖像,可解。

d. 在該圖像中加上的圖像,可解。

反三角函數。

預備知識。正弦函數、余弦函數、正切函數的定義、圖象及性質。

已知三角函數值,求角。

誘導公式。重點。

反正弦函數。

已知三角函數值,在指定範圍內求角。

難點。反正弦函數的概念。

已知三角函數值,在指定範圍內求角。

學習要求。了解反三角函數的概念和圖象,掌握反三角函數的記號。

掌握已知三角函數值利用電算機求角的方法,並應用誘導公式將。

角轉化為指定範圍內的角。

會解任意三角形。

1. 反正弦函數。

(1)反正弦函數的定義。

先來探討正弦函數。

y=sinx, x1)

的反函數問題.你已經在§6.1中學習了y=f(x) 存在反函數的條件,是x, y之間必須一一對應,反映在圖象上,那就是任一平行於x軸的直線與函數圖象的交點不能多於一個.正弦函數在其定義域(-(中顯然不滿足這些條件.如。

sin=,sin(2k +)sin((2k-1) -k z,因此对应关系不是一一对应的;从图象上看就更明显了,如图6-19所示,直线y=与正弦曲线有无限多个交点.因此正弦函數(1)的反函數是不存在的﹗

但是若把x限制在。

sinx的局部區間內,例。

如在[-,内,考虑。

函数 y=sinx, x2)

因為它在定義域上單調增加,反函數是存在的(圖6-19).把值域是[-1, 1]的函數(2)(注意它不是正弦函數)的反函數稱為反正弦函數.

我们已经知道,“sin”本来就是一个函数记号,你一看见函数sinx,尽管没有具体的x的数学式,但立即能知道函数值是表示什么;函数(2)的反函数的含义也十分明确:与[-1,1]中的任一y对应的是[-,内唯一使sinx=y成立的那个x.但x無法表示為一個y的數學式.因此我們用一個特殊的函數記號 “arcsin” 來標記.即函數(2)的直接反函數是。

x=arcsiny, y([-1, 1],而常規反函數則是。

y=arcsinx, x([-1,16-4-1)

按照通用函數記號表示,y=f(x)的常用反函數用y=f 1(x)表示,因此,在很多場合,我們又把函數(2)的反函數,即反正弦函數表示為。

y=sin 1x, x([-1,16-4-2)

注意不要把sin 1x與正弦函數值sinx的-1次冪混淆,後者表示為 (sinx) 1.)

反正弦函数(6-4-1)的值域是[-,只要把函数(2)的图象,关于直线y=x作对称,就是反正弦函数(6-4-1)的图象(见图6-20).

注意,根據弧長公式s= r(x (r為半徑,x為弧所對中心角的弧度),在單位圓上(見圖6-21),x既是角度,又反映對應弧ap的長度,而sinx是正弦線mp.ap的長度》mp的長度,即。

(sinx(<(x(,表現下圖象上,在x>0部分(即y軸的右側),y=sinx的圖象總是在直線y=x之下;在x<0部分(即y軸的左側),y=sinx的圖象則總是在直線y=x之上.而反函數y=arcsinx的圖象與直線y=x的相對關係則相反.你在作圖時務必注意這一特點.

(2)求反正弦函數函數值。

既然 “arcsin”僅是一個函數記號,y=arcsinx沒有表示為一個x的具體數學式,那麼怎么求它的函數值呢?其实这个问题就是在第四章的 “已知三角函数函数值求角”问题,因此对[-1,1]中的任一x,你可以用计算器求得在[-,的y.我們先複習一下.

例1 求下列反三角函數的函數值(保留4個有效數字)︰

(1)arcsin(-0.866); 2)arcsin; (3)arcsin; (4)arcsin.

解用mode鍵,把角度調成rad (弧度製)狀態,然後用電算機求角.

(1)按鍵順序 0.866 +/2ndf sin 1 顯示-1.047 146 746,所以。

arcsin(-0.866)(-1.047

(2)按鍵順序 3 ( 2 = 2ndf sin-1 ,顯示1.047 197 551,所以。

arcsin=1.047 ▍

(事实上,因为sin=, 所以 arcsin=,这两种结果是一致的.)

(3)因为》1,所以不在arcsinx的定义域[-1,1]内,本题题目错误(你可以强行在计算器上操作一下,看看得到什么结果?)

(4)按鍵順序 3 ( 5 = 2ndf sin 1 ,顯示0.886 077 123,所以。

arcsin 0.8861 ▍

課內練習11. 求下列反正弦函數的函數值(保留4個有效數字)︰

(1)arcsin0.766; (2)arcsin; (3)arcsin; (4)arcsin.

(3)已知正弦函數值,求指定範圍內的角。

你可以用计算器算一下,sin=0.5.现在提一个相反的问题:求x使 sinx=0.

5.你至少立即会用两种不同办法得到x.能记住一批特殊角三角函数值的,可以不假思索地回答x=;记不住的,也会用计算器得到相同的结果.但是你的答案并不是我所希望的,我现在要你得到的答案就是x=,而不是其它任何值.对这种解答要求,你的计算器就无用武之地了,因为计算器总是求反正弦函数的函数值,因此所得到的x总是在反正弦函数的值域[-,里面.

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