Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методическое пособие 668

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
3.68 Mб
Скачать

т. е. угол лежит в III четверти,

 

тогда cos 9,5 0.

Выходит, что sin 10 sin 9 0,

т.е. sin 10 sin 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: sin 9 sin 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример. Вычислить без таблиц: 1) tg 6730;

 

 

 

2) sin4

 

 

sin4

3

sin4

5

sin4

7

.

 

 

 

 

 

 

16

16

 

16

16

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Известно, что tg

1 cos

, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg 67 30

1 cos 135

 

1 cos(90 45 )

 

1 sin 45

 

sin(90 45 )

 

cos 45

 

 

sin 135

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2( 2 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Так как

 

 

 

 

то

 

 

 

 

 

sin cos

,

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

5

 

3

 

7

 

 

 

7

 

 

 

 

sin

 

cos

 

 

 

 

cos

 

и sin

 

cos

 

 

 

 

cos

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

2

 

16

 

16

 

16

 

2

 

16

 

16

 

Обозначив данное выражение через A, имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A sin

4

 

 

sin

4

 

3

cos

4 3

 

cos

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

cos

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 3

cos

4 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

2sin

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

2sin

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

sin

 

 

 

 

2sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

2sin

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4sin

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4sin

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

16

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

sin

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1 1,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: 1)

 

 

 

 

 

2 1; 2)

 

1,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ОБРАТНЫЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ

Все тригонометрические функции, будучи периодическими, не являются монотонными во всей области определения, поэтому обратные от таких функций можно получить, сократив область определения функции так, чтобы функция была монотонной и сохранила свою область изменения полностью.

6.1. Функция y arcsin x и ее график

Уменьшим область определения функции y

sin x до отрезка

 

 

;

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

2

 

2

На этом отрезке функция y

sin x строго

возрастает и принимает все значения

от 1 до 1. Таким образом, для любого числа a из отрезка

1

a

1,

существует единственный

корень

x ,

уравнения

sin x a, его

называют

арксинусом числа a и обозначают x

arcsin a (рис. 16).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 16. График функции y

 

 

 

;

 

 

 

 

 

sin x на отрезке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

Определение. Арксинусом числа

a называется

угол

х, лежащий на

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

отрезке

 

, синус которого равен a .

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

Математическая запись данного определения такова:

52

arcsin a

x, если

sin x

a, где

 

 

x

 

,

1 a 1.

2

2

Запись x

arcsin a читается так: угол х, синус которого равен a .

Значение арксинуса можно найти по таблицам или пользуясь

калькулятором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция

y

sin x

для

x

 

 

 

;

 

имеет

обратную функцию

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

x arcsin y. Обозначив, как это принято, аргумент буквой х, поменяем местами х и у; получим y arcsin x.

График функции y arcsin x показан на рис. 17.

 

 

 

 

Рис. 17. График функции y arcsin x

Функцией

у = arcsin

х называется переменная величина, лежащая на

 

 

;

 

, синус которой равен х.

отрезке

 

 

 

2

 

2

 

 

Свойства функции y

arcsin x :

 

 

 

 

 

53

1) область определения: x [ 1;1];

2)область значения: у = ; ;

2 2

3)

монотонность: функция возрастает от

 

до

 

, принимая при этом

 

 

 

 

 

2

 

2

 

все промежуточные значения;

 

 

 

 

 

 

 

4)

функция – нечетная, т.е. arcsin(

x)

arcsin x ;

 

 

5)

нули функции: arcsin x

0 при

x

0;

 

 

 

 

6)

промежутки знакопостоянства:

 

 

 

 

 

 

arcsin x 0 при x

(0;1],

arcsin x

0

при

x

[ 1; 0);

7)функция является непериодической и ограниченной.

8)функция непрерывна и имеет производную в каждой точке интервала

1,1 :

(arcsin x)

 

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

x2

6.2. Функция y arccos x и ее график

Уменьшим область определения функции y cos x до отрезка 0, . На этом отрезке функция y cos x строго убывает и принимает все значения от1 до 1. Таким образом, для любого числа a из отрезка 1 a 1, существует единственный корень x уравнения cos x a , его называют арккосинусом числа a и обозначают x arccos a (рис. 18).

Рис. 18. График функции y cos x на отрезке 0;

54

Определение.

Арккосинусом числа a называется угол х, лежащий на

отрезке 0, ,

косинус которого равен a .

 

Математическая запись данного определения такова:

arccos a

x,

если

cos x a, где 0 x

, 1 a 1.

Запись x

arccos a

читается так: угол х, косинус которого равен a .

Значение арккосинуса можно найти по таблицам или пользуясь

калькулятором.

 

 

 

 

 

Свойства функции

y

arccos x

 

График функции y

arccos x показан на рис. 19.

 

 

Рис. 19.

График функции y arccos x

1)

область определения:

x

1,1 ;

2)

область значения: у = 0; ;

55

3) монотонность: функция убывает от

до

0 , принимая при этом

все промежуточные значения;

 

 

4)

функция не является ни четной, ни нечетной;

5)

нули функции: arccos x 0 при x 1;

 

 

6)

промежутки знакопостоянства: arccos x

0 при x [ 1;1);

7)функция является непериодической и ограниченной.

8)функция непрерывна и имеет производную в каждой точке интервала

1,1 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(arccos x)

 

 

 

 

1

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3. Функция y

arctgx и ее график

 

 

 

 

 

 

 

 

Уменьшим

область определения

 

функции

y

tgx

 

до

интервала

 

 

;

 

 

В

этом

интервале

функция

 

y

 

tgx

монотонно

возрастает и

 

 

 

 

.

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принимает все действительные значения (рис. 20).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

для любого числа a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

существует

 

 

 

 

в интервале

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

единственный корень

x уравнения, tgx a,

который называют арктангенсом

числа a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Арктангенсом

числа

a

называется

угол

х,

лежащий в

интервале

 

 

;

 

,

тангенс которого равен a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Математическая запись данного определения такова:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg a

x, если tgx

a, где

 

 

 

x

 

 

,

 

a

 

R.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

Запись x

 

arctg a читается так: угол x,

тангенс которого равен a .

 

 

 

График функции

y

arctgx показан на рис. 21. Он имеет две асимптоты:

y

 

 

 

 

 

и

y

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

Рис. 20. График функции

y tgx

на интервале

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

Рис. 21. График функции y arctgx

57

Свойства функции y arctgx

1) область определения: x R;

2)область значения: y ; ;

2 2

3)монотонность: функция строго возрастает, принимая при этом все возможные значения;

4)

функция – нечетная, т.е. arctg(

x)

arctgx;

 

 

 

5)

функция является непериодической и ограниченной;

 

 

 

6)

нули функции: arctgx 0 при

x 0;

 

 

 

 

 

 

7)

промежутки

знакопостоянства:

arctgx

0 при

x

0;

,

arctgx

0 при x

; 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

8) функция непрерывна и имеет производную во всей области

определения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(arctgx)

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x2

 

 

 

 

 

6.4. Функция y

arcctgx и ее график

 

 

 

Уменьшим область определения функции y

ctgx до интервала

0;

. В

этом интервале функция монотонно убывает и принимает все действительные значения (рис. 22).

Таким образом,

для любого

числа a

в интервале

0;

существует

единственный корень

x

уравнения

ctgx

a,

его называют арккотангенсом

числа a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение. Арккотангенсом числа a называется угол x , лежащий в

интервале 0;

, котангенс которого равен a .

 

 

 

 

Математическая запись данного определения такова:

 

 

 

arcctg a

 

x, если ctgx

a,

где

0 x

, a

R.

 

Запись

x arcctg a читается так: угол x,

котангенс которого равен a .

График функции y

arcctgx показан на рис. 23, он имеет две асимптоты:

y 0 и y

.

 

 

 

 

 

 

 

 

58

Рис. 22. График функции y ctgx на интервале 0;

Рис. 23. График функции y arcctgx

59

Свойства функции y arcctgx :

1)область определения: x R;

2)область значения: y 0; ;

3)монотонность: функция строго убывает, принимая при этом все возможные значения;

4)функция не является ни четной, ни нечетной;

5)функция является непериодической и ограниченной;

6)функция положительна во всей области изменения;

7)функция непрерывна и имеет производную во всей области определения:

(arcctgx)

1

.

 

 

1 x2

7. ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТОЖДЕСТВА ДЛЯ ARC-ФУНКЦИЙ

Для прямых и обратных тригонометрических функций справедливы тождества:

sin(arcsin x)

x

и cos(arccos x)

x при

 

x

[ 1;1];

tg(arc tgx)

x

и

c tg(arcc tgx)

 

x при x

R;

arcsin(sin x)

 

x при x

 

 

 

 

;

 

 

;

 

 

2

2

 

arccos(cos x)

x при x

0;

 

 

 

;

 

arc tg(tgx)

x при x

 

 

;

 

 

;

 

2

2

 

arcc tg(c tgx)

x при x

0; .

 

Все приведенные выше формулы непосредственно следуют из определений обратных тригонометрических функций.

Для любого числа x 1;1 справедливы тождества:

arcsin x

arcsin( x)

 

arccos x;

2

 

 

 

 

60