反三角函数怎么求导?

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林凡若云

2022-09-17 · TA获得超过11.3万个赞
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反三角函数是基本初等函数的重要组成部分,但似乎又是许多人常问的主体之一。为了方便理解和查询,本文总结了以下内容:

  • 常见的六种三角函数对应的反三角函数的定义、定义域、值域,并给出对应三角形图示汇总、对应图象汇总

  • 利用反函数求导法则完成了上述所有反三角函数的导数公式的推导,并详细总结了其值域、定义域等内容

  • 本文内容也可作为备忘资料以便查阅使用。

    一、常用三角函数与反三角函数

  • 常见的六种三角函数可以分别由以下六种三角形表示

  • 图1.三角函数及其对应三角形

  • 反三角函数是三角函数的反函数。若将上图中所有x,y 调换位置则得到反三角函数的图示:

  • 图2.反三角函数及其对应三角形

    上述反三角函数的图象如下图所示:

    图3.反三角函数的图象

    在使用反三角函数时一定要注意其定义值和值域。

    表1. 反三角函数的定义值及值域 

    请点击输入图片描述

    二、反三角函数的导数的推导过程

    反函数求导公式在另一篇笔记里已经回顾过:关于反函数的高阶导数

    反函数的导  数等于直接函数的导数的倒 数。

    请点击输入图片描述

    请点击输入图片描述

    先给结论:

    表2. 反三角函数的导数及其定义域

    请点击输入图片描述

    接下来依次证明:

    1、反正弦函数的导数

    请点击输入图片描述

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    2、反余弦函数 的导数

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    证法I: 类似推导

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    证法II:由,于是

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    请点击输入图片描述

    3、反正切函数  的导数

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    4、反余切函数  的导数

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    证法I:类似3,略。

    证法II: 类似2,由,于是

    请点击输入图片描述

    请点击输入图片描述

    5、反正割函数  的导数

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    请点击输入图片描述

  • 标 
  • 部分主要是要把上一步完全由 
  •  表示,由于有以下恒等关系

  • i) 

  • 因此: 

  • ii) 这时必须注意到 
  •  的取值范围 
  •  (见表1.)。而在这一步中不能取任何一个端点。同时注意到:

  •  时:
  •  都大等于

  •  时: 
  •  都小等于 

  • 因此: 

  • 综上:标
  •  步的写法可以保证这一不等关系始终成立。

  • 6、反余割函数  的导数

    请点击输入图片描述

    证法I:类似5,略。

    证法II: 类似2,由,于是

    请点击输入图片描述

    小结

    请点击输入图片描述

    本文简单总结了反三角函数的定义、其对应的三角函数、其定义域、值域,其后利用反函数求导法则完成了所有反函数求导公式的推导证明。不难看出上述推导过程其实都并不复杂(除反正割、反余割函数外),若能熟练使用各种三角函数变换技巧则能轻松完成所有证明。在实际使用三角函数时,图1,图2给出的图示十分有用,尤其在考虑积分换元时。另外,在使用反三角函数时,一定要明确各个三角函数的定义域及值域,这一点在第5个证明中体现得较为明显。若忽视这些细节,则十分容易出错。

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