余切、正割和余割
最后三个循环函数完成了图片。余切值在与 $B$ 处的循环相接触的水平轴上读取;当我们在 $P$ 中绘制圆的切线并查看它与轴相交的位置时,就会出现正割和余割。
故事
名称“secant”和“tangent”来自圆的几何形状:切线接触圆周(tangere,接触)和割线切割(secare,切割)。在定义图中,线段$\overline{OS}$位于一条直线上,该直线在延伸时与周期相切,线段$\overline{AT}$位于$A$处的切线上。这些部分已经由阿拉伯天文学家制成表格:Abu al-Wafa 在 10 世纪,组织了六个函数,并展示了每个函数如何从其他函数派生出来。
来源: Abu al-Wafa (MacTutor) · 三角函数 (MacTutor)。
在日常生活中
- 屋顶(割线)。 横跨屋顶宽度 $d$ 一半、坡度为 $\alpha$ 的椽子尺寸为 $d\sec\alpha$;木匠为此目的砍伐木材。
- 坡道(余割)。 要以倾斜度 $\alpha$ 爬升高度 $h$,坡道尺寸为 $h\operatorname{cossec}\alpha$。对于巴西无障碍标准的最大坡度(8,33%、$\alpha \approx 4{,}76^\circ$),达到 50 厘米需要大约 6 米的坡道。
- 阴影(余切)。 一根高度为 $h$ 的棍子,太阳的角度高度为 $\alpha$,会投射出 $h\operatorname{cotg}\alpha$ 的阴影——这就是日晷的原理。
理论
余切函数
Definição余切和余切函数
给定一个实数$x$,与$x \ne k\pi$,令$P$为其在循环中的图像。考虑直线 $\overleftrightarrow{OP}$ 并令 $D$ 为其与余切轴的交点。 $x$ 的余切值(我们表示为$\operatorname{cotg} x$)是线段$\overline{BD}$ 的代数测度。
余切函数 是将实数 $\overline{BD} = \operatorname{cotg} x$ 与每个实数 $x \ne k\pi$ 相关联的函数 $f\colon D \to \mathbb{R}$。
对于$x = k\pi$,点$P$位于$A$或$A'$中,线$\overleftrightarrow{OP}$平行于余切轴:没有$D$,并且未定义$\operatorname{cotg} x$。
Propriedade余切函数的性质
- 域是$D = \{x \in \mathbb{R} \mid x \ne k\pi\}$。
- 图像是 $\mathbb{R}$:对于每个实数 $y$,都有实数 $x$ 和 $\operatorname{cotg} x = y$。
- 如果 $x$ 来自第一或第三象限,则 $\operatorname{cotg} x$ 为正。
- 如果 $x$ 来自第二或第四象限,则 $\operatorname{cotg} x$ 为负。
- 如果 $x$ 通过四个象限中的任何一个,$\operatorname{cotg} x$ 就会减少。
- 余切函数是周期函数,其周期为$\pi$。
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2。 给定 $y$,在余切轴上用 $\overline{BD} = y$ 标记点 $D$;直线$\overleftrightarrow{OD}$在两点处切割圆,实像的余切为$y$。
3和4。在第一象限和第三象限中,直线$OP$与$d$轴到$B$($\overline{BD} > 0$)右侧相交;在第二个和第四个,左侧 ($\overline{BD} < 0$)。
5。 在第一象限中,当$x$从$0$增加到$\frac{\pi}{2}$时,直线$OP$变得越来越“直立”,并且点$D$从右侧接近$B$:$\overline{BD}$减小(从$+\infty$到0)。在直角三角形$OBD$中,边$OB = 1$固定,当角$B\hat OD$减小时,边$BD$减小,该角是$x$的补角。其他象限类似。
6。$x$和$x + k\pi$有重合或截然相反的图像,确定同一直线$OP$和同一点$D$。因此$\operatorname{cotg}(x + k\pi) = \operatorname{cotg} x$,$k\pi$的最小正值是$\pi$。
烘干功能
Definição割线和正割函数
给定一个实数$x$,与$x \ne \dfrac{\pi}{2} + k\pi$,令$P$为其在循环中的图像。考虑直线 $s$ 与 $P$ 中的循环相切,并令 $S$ 为其与余弦轴的交点。 $x$ 的割线(我们表示为$\sec x$)是点$S$ 的横坐标 $\overline{OS}$。
割线函数是将实数 $\overline{OS} = \sec x$ 与每个实数 $x \ne \dfrac{\pi}{2} + k\pi$ 相关联的函数 $f\colon D \to \mathbb{R}$。
对于$x = \dfrac{\pi}{2} + k\pi$,点$P$位于$B$或$B'$中,线$s$平行于余弦轴,$\sec x$未定义。
Propriedade正割函数的性质
- 域是$D = \left\{x \in \mathbb{R} \;\middle|\; x \ne \dfrac{\pi}{2} + k\pi\right\}$。
- 图像为 $\mathbb{R} - \,]-1, 1[$:对于每个 $y$ 和 $y \le -1$ 或 $y \ge 1$,都有 $x$ 和 $\sec x = y$。
- 如果 $x$ 来自第一或第四象限,则 $\sec x$ 为正。
- 如果 $x$ 来自第二或第三象限,则 $\sec x$ 为负。
- 如果 $x$ 穿过第一或第二象限,则 $\sec x$ 增加。
- 如果 $x$ 通过第三或第四象限,则 $\sec x$ 递减。
- 正割函数是周期函数,其周期为$2\pi$。
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关键是三角形 $OPS$:它是 位于 $P$ 的矩形(半径垂直于切线)并且有一条边 $OP = 1$。如果角度$P\hat OS$测量为$\theta$,则为$\cos\theta = \dfrac{OP}{OS} = \dfrac{1}{OS}$,即$|\overline{OS}| = \dfrac{1}{|\cos x|}$; $S$与$P$在$u$轴上的投影位于$O$的同一侧。所以
$$\sec x = \frac{1}{\cos x}.$$2。 作为 $0 < |\cos x| \le 1$,我们有 $|\sec x| \ge 1$。反之,如果$|y| \ge 1$,则$\frac{1}{y} \in [-1, 1]$,并且有$x$和$\cos x = \frac{1}{y}$,即$\sec x = y$。
3 和 4。 $\sec x$ 的符号为 $\cos x$:第一和第四象限为正,第二和第三象限为负。
**5和6。**在第一象限,$\cos x$减小且为正,因此$\frac{1}{\cos x}$增大;在第二个中,$\cos x$减少并且为负,因此相反的值也增加(从$-\infty$到$-1$)。在第3个和第4个中,$\cos x$增加,相反减少。
7。 $\cos(x + 2k\pi) = \cos x$ 意味着 $\sec(x + 2k\pi) = \sec x$;最小的正周期是 $2\pi$,因为 $\sec 0 = 1$ 仅在整转后重复。
余割函数
Definição余割和余割函数
给定一个实数 $x$, 和 $x \ne k\pi$, 这是 $P$ 您在循环中的形象。考虑线路 $s$ 与循环相切 $P$ 并成为 $C$ 它与正弦轴的交点。这 的余割 $x$ (我们表明 $\operatorname{cossec} x$) 是 已订购 $\overline{OC}$ 从点 $C$.
余割函数是将实数 $\overline{OC} = \operatorname{cossec} x$ 与每个实数 $x \ne k\pi$ 相关联的函数 $f\colon D \to \mathbb{R}$。
对于$x = k\pi$,点$P$位于$A$或$A'$中,线$s$平行于正弦轴,$\operatorname{cossec} x$未定义。
Propriedade余割函数的性质
- 域是$D = \{x \in \mathbb{R} \mid x \ne k\pi\}$。
- 图像是$\mathbb{R} - \,]-1, 1[$。
- 如果 $x$ 来自第一或第二象限,则 $\operatorname{cossec} x$ 为正。
- 如果 $x$ 来自第三或第四象限,则 $\operatorname{cossec} x$ 为负。
- 如果 $x$ 穿过第二或第三象限,则 $\operatorname{cossec} x$ 增加。
- 如果 $x$ 通过第一或第四象限,则 $\operatorname{cossec} x$ 递减。
- 余割函数是周期性的,其周期为$2\pi$。
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在三角形$OPC$中,$P$与$OP = 1$组成的矩形,角$P\hat OC$是$OP$与轴$u$所成角的补角,同理可得
$$\operatorname{cossec} x = \frac{1}{\operatorname{sen} x}.$$所有属性都来自于正弦的属性:$|\operatorname{sen} x| \le 1$ 给出 $|\operatorname{cossec} x| \ge 1$;符号是正弦值(第一和第二象限为正);当正弦增加同时保持符号不变(第一和第四象限)时,倒数减少;当正弦减少(第二和第三象限)时,倒数增加;周期是正弦的周期,$2\pi$。
Resumo六个循环函数
| 功能 | 领域 | 图像 | 时期 | 象限内为正值 |
|---|---|---|---|---|
| $\operatorname{sen}$ | $\mathbb{R}$ | $[-1, 1]$ | $2\pi$ | 1º e 2º |
| $\cos$ | $\mathbb{R}$ | $[-1, 1]$ | $2\pi$ | 1º e 4º |
| $\operatorname{tg}$ | $x \ne \frac{\pi}{2} + k\pi$ | $\mathbb{R}$ | $\pi$ | 1º e 3º |
| $\operatorname{cotg}$ | $x \ne k\pi$ | $\mathbb{R}$ | $\pi$ | 1º e 3º |
| $\sec$ | $x \ne \frac{\pi}{2} + k\pi$ | $\mathbb{R} - \,]-1, 1[$ | $2\pi$ | 1º e 4º |
| $\operatorname{cossec}$ | $x \ne k\pi$ | $\mathbb{R} - \,]-1, 1[$ | $2\pi$ | 1º e 2º |