在数学中,双曲函数是一类与常见的三角函数(也叫圆函数)相类似的函数。最基本的双曲函数是双曲正弦函数 sinh 和双曲余弦函数 cosh ,从它们可以导出双曲正切函数 tanh 等,其推导也类似于三角函数的推导。双曲函数的反函数称为反双曲函数。
双曲函数的定义域是区间,其自变量的值叫做双曲角。双曲函数出现于某些重要的线性微分方程的解中,譬如说定义悬链线和拉普拉斯方程。
双曲函数是工程数学中一类重要的函数,然而它也是一类最重要的初等函数。即使在高中数学中也能找到它的身影。
• 起源:
• 定义:
• 函数性质:
I 、 y = sinh ( x ) ,定义域为 R ,值域为 R ,奇函数,函数图像为过原点并且穿过第一、第三象限的严格单调递增曲线,函数图像关于原点对称。
II 、 y = cosh ( x ) ,定义域为 R ,值域为 [ 1 , + ∞ ) ,偶函数,函数图像是悬链线,最低点是 ( 0 , 1 ) ,在第一象限部分是严格单调递增曲线,函数图像关于 y 轴对称。
III 、 y = tanh ( x ) ,定义域为 R ,值域为 ( – 1 , 1 ) ,奇函数,函数图像为过原点并且穿越第一、第三象限的严格单调递增曲线,其图像被限制在两水平渐近线 y = 1 和 y = – 1 之间。
IV 、 y = coth ( x ) ,定义域为 ( – ∞ , 0 ) ∪ ( 0 , + ∞ ) ,值域为 ( – ∞ , – 1 ) ∪ ( 1 , + ∞ ) ,奇函数,函数图像分为两支,分别在第一、第三象限,函数在 ( – ∞ , 0 ) 和 ( 0 , + ∞ ) 分别单调递减,垂直渐近线为 y 轴,两水平渐近线为 y = 1 和 y = – 1 。
V 、 y = sech ( x ) ,定义域为 R ,值域为 ( 0 , 1 ] ,偶函数,最高点是 ( 0 , 1 ) ,函数在 ( 0 , + ∞ ) 严格单调递减, ( – ∞ , 0 ) 严格单调递增。 x 轴是其渐近线。
VI 、 y = csch ( x ) ,定义域为 ( – ∞ , 0 ) ∪ ( 0 , + ∞ ) ,值域为 ( – ∞ , 0 ) ∪ ( 0 , + ∞ ) ,奇函数,函数图像分为两支,分别在第一、第三象限,函数在 ( – ∞ , 0 ) 和 ( 0 , + ∞ ) 分别单调递减,垂直渐近线为 y 轴,两水平渐近线为 x 轴。
• 与一般三角函数关系:
双曲三角函数与一般三角函数有如下的关系:
I 、 sinh ( x ) = – i • sin ( ix )
II 、 cosh ( x ) = cos ( ix )
III 、 tanh ( x ) = – i • tan ( ix )
IV 、 coth ( x ) = i • cot ( ix )
V 、 sech ( x ) = sec ( ix )
VI 、 csch ( x ) = i • csc ( ix )
• 恒等式:
• 导数:
• 不定积分:
• 级数表示:
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