hyperbolic functions双曲函数三角函数转换
三角函数公式与双曲函数

公式一:设α为任意角,终边相同的角的同一三角函数的值相等:sin(2kπ+α)=sinαcos(2kπ+α)=cosαtan(2kπ+α)=tanαcot(2kπ+α)=cotα公式二:设α为任意角,π+α的三角函数值与α的三角函数值之间的关系:sin(π+α)=-sinαcos(π+α)=-cosαtan(π+α)=tanαcot(π+α)=cotα公式三:任意角α与 -α的三角函数值之间的关系:sin(-α)=-sinαcos(-α)=cosαtan(-α)=-tanαcot(-α)=-cotα公式四:利用公式二和公式三可以得到π-α与α的三角函数值之间的关系:sin(π-α)=sinαcos(π-α)=-cosαtan(π-α)=-tanαcot(π-α)=-cotα公式五:利用公式一和公式三可以得到2π-α与α的三角函数值之间的关系:sin(2π-α)=-sinαcos(2π-α)=cosαtan(2π-α)=-tanαcot(2π-α)=-cotα公式六:π/2±α与α的三角函数值之间的关系:sin(π/2+α)=cosαcos(π/2+α)=-sinαtan(π/2+α)=-cotαcot(π/2+α)=-tanαsin(π/2-α)=cosαcos(π/2-α)=sinαtan(π/2-α)=cotαcot(π/2-α)=tanα诱导公式记忆口诀奇变偶不变,符号看象限。
“奇、偶”指的是整数n的奇偶,“变与不变”指的是三角函数的名称的变化:“变”是指正弦变余弦,正切变余切。
(反之亦然成立)“符号看象限”的含义是:把角α看做锐角,不考虑α角所在象限,看n·(π/2)±α是第几象限角,从而得到等式右边是正号还是负号。
一全正;二正弦;三两切;四余弦这十二字口诀的意思就是说:第一象限内任何一个角的四种三角函数值都是“+”;第二象限内只有正弦是“+”,其余全部是“-”;第三象限内只有正切和余切是“+”,其余全部是“-”;第四象限内只有余弦是“+”,其余全部是“-”。
双曲函数介绍

双曲函数介绍在数学中,双曲函数类似于常见的三角函数(也叫圆函数)。
基本双曲函数是双曲正弦“sinh”,双曲余弦“co snh”,从它们导出双曲正切“tanh”等。
也类似于三角函数的推导。
反函数是反双曲正弦“ar c sinh”(也叫做“arcsinh”或“asinh”)以此类推。
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。
双曲函数接受实数值作为叫做双曲角的自变量。
在复分析中,它们简单的是指数函数的有理函数,并因此是完整的。
射线出原点交双曲线 x^2 - y^2 = 1 于点 (cosinh a,sinh a),这里的a被称为双曲角,是这条射线、它关于x轴的镜像和双曲线之间的面积。
定义双曲函数(Hyperbolic Function)包括下列六种函数:sinh / 双曲正弦:sinh(x) = [e^x - e^(-x)] / 2cosh / 双曲余弦:cosh(x) = [e^x + e^(-x)] / 2tanh / 双曲正切:tanh(x) = sinh(x) / cosh(x)=[e^x - e^(-x)] / [e^x + e^(-x)]coth / 双曲余切:coth(x) = cosh(x) / sinh(x) = [e^x + e^(-x)] / [e^(x) - e^(-x)]sech / 双曲正割:sech(x) = 1 / cosh(x) = 2 / [e^x + e^(-x)]csch / 双曲余割:csch(x) = 1 / sinh(x) = 2 / [e^x - e^(-x)]其中,e是自然对数的底e≈2.71828 18284 59045...= 1/0! + 1/1! + 1/2! + 1/3! + 1/4! + 1/5! + 1/n! +...e^x 表示 e的x次幂,展开成无穷幂级数是:e^x=x^0/0! + X^1/1! + X^2/2! + X^3/3! + X^4/4! + X^5/5!...+ x^n/n! +...如同点 (cost,sint) 定义一个圆,点 (cosh t,sinh t) 定义了右半直角双曲线x^2 y^2 = 1。
双曲函数

双曲函数的作用双曲函数(hyperbolic function)可借助指数函数定义Sinh_cosh_tanh双曲正弦sh z =(e^z-e^(-z))/2 (1)双曲余弦ch z =(e^z+e^(-z))/2 (2)双曲正切th z = sh z /ch z =(e^z-e^(-z))/(e^z+e^(-z)) (3)双曲余切cth z = ch z/sh z=(e^z+e^(-z))/(e^z-e^(-z)) (4)双曲正割sech z =1/ch z (5)双曲余割csch z =1/sh z (6)其中,指数函数(exponentialCsch_sech_cothfunction)可由无穷级数定义e^z=1+z/1!+z^2/2!+z^3/3!+z^4/4!+...+z^n/n!+ (7)双曲函数的反函数(inverse hyperbolic function)分别记为ar sh z、ar ch z、ar th z等。
定义在数学中,双曲函数类似于常见的三角函数(也叫圆函数)。
基本双曲函数是双曲正弦“sinh”,双曲余弦“cosh”,从它们导出双曲正切“tanh”等。
也类似于三角函数的推导。
反函数是反双曲正弦“arsinh”(也叫做“arcsinh”或“asinh”)以此类推。
因为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。
双曲函数接受实数值作为叫做双曲角的自变量。
在复分析中,它们简单的是指数函数的有理函数,并因此是完整的。
射线出原点交双曲线 x2 − y2 = 1 于点 (cosh a,sinh a),这里的a被称为双曲角,是这条射线、它关于x轴的镜像和双曲线之间的面积。
定义双曲函数(Hyperbolic Function)包括下列六种函数:sinh / 双曲正弦: sinh(x) = [e^x - e^(-x)] / 2cosh / 双曲余弦: cosh(x) = [e^x + e^(-x)] / 2tanh / 双曲正切: tanh(x) = sinh(x) / cosh(x)=[e^x - e^(-x)] / [e^x + e^(-x)]coth / 双曲余切: coth(x) = cosh(x) / sinh(x) = [e^x + e^(-x)] / [e^(x) - e^(-x)]sech / 双曲正割: sech(x) = 1 / cosh(x) = 2 / [e^x + e^(-x)]csch / 双曲余割: csch(x) = 1 / sinh(x) = 2 / [e^x - e^(-x)]其中,e是自然对数的底e≈2.71828 18284 59045...= 1/0! + 1/1! + 1/2! + 1/3! + 1/4! + 1/5!...+ 1/n! +...e^x 表示 e的x次幂,展开成无穷幂级数是:e^x=x^0/0! + x^1/1! + x^2/2! + x^3/3! + x^4/4! + x^5/5!...+ x^n/n! +...如同点 (cost,sint) 定义一个圆,点 (cosh t, sinh t) 定义了右半直角双曲线 x^2 − y^2 = 1。
双曲正切函数

双曲正切函数
双曲正切函数(hyperbolic tangent function)是双曲函数的一种。
双曲正切函数在数学语言上一般写作tanh,也可简写成th。
与三角函数一样,双曲函数也分为双曲正弦、双曲余弦、双曲正切、双曲余切、双曲正割、双曲余割6种,双曲正切函数便是其中之一。
与正切函数类似,双曲正切函数在计算上等于双曲正弦与双曲余弦的比值,即tanh(x)=sinh(x)/cosh(x)。
【定义】
双曲正切函数(tanh)是双曲正弦函数(sinh)与双曲余弦函数(cosh)的比值,其解析形式为:
考虑不等关系:可知,双曲正切函数的定义域为实数域R。
【运算】
导数
双曲正切的导数是双曲余弦的平方的倒数,即:
积分
双曲正切函数的不定积分有如下形式:
式中为A、C为常数。
泰勒展开
双曲正切函数的泰勒展开式为:
式中B为伯努力数(Bernoulli number)。
反函数
双曲正切函数的反函数是反双曲正切函数,其定义为:
函数的定义域为开区间(-1,1),它在开区间(-1,1)内是单调增加的奇函数,图形关于原点对称。
与其他双曲函数的关系
除了双曲正切函数的定义式外,双曲正切函数还有以下式子。
1、和角公式:
2、差角公式:(和角公式的推导)
3、二倍角公式:(和角公式的推导)
4、恒等式:。
三角函数和双曲函数互化

三角函数和双曲函数互化
三角函数和双曲函数在数学中是两种不同的函数,它们有各自的性质和用途。
然而,有时我们需要将它们互化,以便在不同的情境下使用。
三角函数和双曲函数互化的基本公式如下:
1. 三角函数转化为双曲函数:
反正弦函数(sin^{-1}):y = sin^{-1}(x) 可以转化为双曲正弦函数,即 y = sinh(x)。
反余弦函数(cos^{-1}):y = cos^{-1}(x) 可以转化为双曲余弦函数,即 y = cosh(x)。
反正切函数(tan^{-1}):y = tan^{-1}(x) 可以转化为双曲正切函数,即 y = tanh(x)。
2. 双曲函数转化为三角函数:
双曲正弦函数(sinh):y = sinh(x) 可以转化为正弦函数,即 y = sin(x)。
双曲余弦函数(cosh):y = cosh(x) 可以转化为余弦函数,即 y = cos(x)。
双曲正切函数(tanh):y = tanh(x) 可以转化为正切函数,即 y = tan(x)。
这些互化公式在解决一些数学问题时非常有用,特别是在处理三角函数和双曲函数的转换、求值和比较等问题时。
双参数广义三角函数与双曲函数的几个均值不等式

浙江理工大学学报,2021,45(2): 242-248Journal of Zhejiang Sci-Tech UniversityDOI :10. 3969/j.issn.l673-3851(n).2021. 02.012双参数广义三角函数与双曲函数的几个均值不等式钟根红a ,韦露淑1’,贺建辉;1,马晓艳b(浙江理工大学,a.科技与艺术学院;b.理学院,杭州310018)摘要:双参数广义三角函数对于解决微分方程理论中的一些问题有着重要作用。
文章通过初等解析方法与均值理论,研究了带有两个参数的广义三角函数与双曲函数的均值不等式性质,获得了广义正切函数与广义双曲正 切函数的算术平均、调和平均以及几何平均的均值不等式;同时得到了广义三角函数的Cusa-Huygens 型均值不等 式。
所得结果推广和改进了原有不等式性质。
关键词:广义三角函数;广义双曲函数;均值不等式;Cusa-Huygens 型均值不等式中图分类号:0178 文献标志码:A 文章编号:1673-3851 (2021) 03-0242-07Several mean inequalities for generalized trigonom etric andhyperbolic functions with two param etersZHONG Genhonga , W EI Lushu b, H E J ianhuia , MA Xiaoyanb(a. Keyi College ; b. School of Science, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)Abstract : Generalized trigonometric functions with two parameters play an important role in solving some problems in the theory of differential equations. The properties of mean inequalities for generalized trigonometric and hyperbolic functions with two parameters are explored by using elementary and analytic methods and the theory of means. Several new mean inequalities for generalized tangent functions and generalized hyperbolic tangent functions are obtained, such as arithmetic mean, harmonic mean and geometric mean inequalities. At the same time, Cusa-Huygens type mean inequalities for generalized trigonometric functions are obtained The results expand and improve the properties of the original inequalities.Key words : generalized trigonometric function ; generalized hyperbolic function ; mean inequality ; Cusa-Huygens type mean inequality0引言对于0 < X < 7t /2,Huygens [1]给出了三角函数的下列不等式2siar + t a n r 〉3x对于:r > 0, Neuman 等l2]给出了双曲函数的Huygens 型不等式:2sinkr + ta n k r 〉3:r不等式(1) 一 (2)分别可以表示为:收稿日期:2020—10—23 网络出版日期:2021 —02 —03基金项目:国家自然科学基金项目(11671360);浙江省自然科学基金项目(LQ17A010010);浙江省教育厅一般科研项目(Y201840023);浙江理工大学科技与艺术学院科研项目(2011KY002)作者简介:钟根红(1980 — ),男,安徽桐城人,讲师,硕士,主要从事函数空间、拟共形特殊函数方面的研究。
三角函数和双曲函数公式表
三角函数的定义直角坐标系中定义直角三角形定义a, b, h 为角A的对边、邻边和斜边在笛卡尔平面上f(x) = sin(x) 和f(x) = cos(x) 函数的图像。
单位圆定义六个三角函数也可以依据半径为一中心为原点的单位圆来定义。
单位圆定义在实际计算上没有大的价值;实际上对多数角它都依赖于直角三角形。
但是单位圆定义的确允许三角函数对所有正数和负数辐角都有定义,而不只是对于在 0 和π/2 弧度之间的角。
它也提供了一个图像,把所有重要的三角函数都包含了。
根据勾股定理,单位圆的等式是:x2+y2=1对于大于 2π或小于−2π的角度,可直接继续绕单位圆旋转。
在这种方式下,正弦和余弦变成了周期为 2π的周期函数:级数定义只使用几何和极限的性质,可以证明正弦的导数是余弦,余弦的导数是负的正弦。
(在微积分中,所有角度都以弧度来度量)。
我们可以接着使用泰勒级数的理论来证明下列恒等式对于所有实数x都成立:这些恒等式经常被用做正弦和余弦函数的定义。
它们经常被用做三角函数的严格处理和应用的起点(比如,在傅立叶级数中),因为无穷级数的理论可从实数系的基础上发展而来,不需要任何几何方面的考虑。
这样,这些函数的可微性和连续性便可以单独从级数定义来确立。
在这种形式的表达中,分母是相应的阶乘,分子称为“正切数”,它有一个组合解释:它们枚举了奇数势的有限集合的交错排列(alternating permutation)。
在这种形式的表达中,分母是对应的阶乘,而分子叫做“正割数”,有组合解释:它们枚举偶数势的有限集合的交错排列。
从复分析的一个定理得出,这个实函数到复数有一个唯一的解析扩展。
它们有同样的泰勒级数,所以复数上的三角函数是使用上述泰勒级数来定义的。
与指数函数和复数的联系可以从上述的级数定义证明正弦和余弦函数分别是复指数函数在它的自变量为纯虚数时候的虚数和实数部分:这个联系首先由欧拉注意到,叫做欧拉公式。
在这种方式下,三角函数在复分析的几何解释中变成了本质性的。
三角函数和双曲函数公式表
三角函数的定义直角坐标系中定义直角三角形定义a, b, h 为角A的对边、邻边和斜边在笛卡尔平面上f(x) = sin(x) 和f(x) = cos(x) 函数的图像。
单位圆定义六个三角函数也可以依据半径为一中心为原点的单位圆来定义。
单位圆定义在实际计算上没有大的价值;实际上对多数角它都依赖于直角三角形。
但是单位圆定义的确允许三角函数对所有正数和负数辐角都有定义,而不只是对于在 0 和π/2 弧度之间的角。
它也提供了一个图像,把所有重要的三角函数都包含了。
根据勾股定理,单位圆的等式是:对于大于 2π或小于−2π的角度,可直接继续绕单位圆旋转。
在这种方式下,正弦和余弦变成了周期为 2π的周期函数:级数定义只使用几何和极限的性质,可以证明正弦的导数是余弦,余弦的导数是负的正弦。
(在微积分中,所有角度都以弧度来度量)。
我们可以接着使用泰勒级数的理论来证明下列恒等式对于所有实数x都成立:这些恒等式经常被用做正弦和余弦函数的定义。
它们经常被用做三角函数的严格处理和应用的起点(比如,在傅立叶级数中),因为无穷级数的理论可从实数系的基础上发展而来,不需要任何几何方面的考虑。
这样,这些函数的可微性和连续性便可以单独从级数定义来确立。
在这种形式的表达中,分母是相应的阶乘,分子称为“正切数”,它有一个组合解释:它们枚举了奇数势的有限集合的交错排列(alternating permutation)。
在这种形式的表达中,分母是对应的阶乘,而分子叫做“正割数”,有组合解释:它们枚举偶数势的有限集合的交错排列。
从复分析的一个定理得出,这个实函数到复数有一个唯一的解析扩展。
它们有同样的泰勒级数,所以复数上的三角函数是使用上述泰勒级数来定义的。
与指数函数和复数的联系可以从上述的级数定义证明正弦和余弦函数分别是复指数函数在它的自变量为纯虚数时候的虚数和实数部分:这个联系首先由欧拉注意到,叫做欧拉公式。
在这种方式下,三角函数在复分析的几何解释中变成了本质性的。
双曲函数简介.doc
双曲函数双曲函数在数学中,双曲函数类似于常见的(也叫圆函数的)三角函数。
基本双曲函数是双曲正弦“sinh ”,双曲余弦“cosh ”,从它们导出双曲正切“tanh ”等。
也类似于三角函数的推导。
反函数是反双曲正弦“arsinh ”(也叫做“arcsinh ”或“asinh ”)以次类推定义 双曲函数(hyperbolic function )可借助指数函数定义双曲正弦(sinh/sh) 2xx e e shx --=双曲余弦(cosh/ch) 2xx e e chx -+=双曲正切(tanh/th) chx shxe e e e thx xx x x =+-=-- 双曲余切(coth/cth) shxchxe e e e thx cthx x x x x =-+==--1 双曲正割(sech) x x ee chx hx -+==21sec双曲余割(csch)x x ee shx hx --==21csc 其中,指数函数(exponential function )可由无穷级数定义(Tayor 展开)),(,!!3!21!320+∞-∞∈++++++==∑∞=x n x x x x n x e nn n xΛΛ e 是自然对数的底 e ≈2.71828 18284 59045...=ΛΛ++++++!1!31!21!11!01n ⑺双曲函数的反函数(inverse hyperbolic function )分别记为ar sh z 、ar ch z 、ar th z 等。
简单介绍在数学中,双曲函数类似于常见的三角函数(也叫圆函数)。
基本双曲函数是双曲正弦“sinh ”,双曲余弦“cosh ”,从它们导出双曲正切“tanh ”等。
也类似于三角函数的推导。
反函数是反双曲正弦“arsinh ”(也叫做“arcsinh ”或“asinh ”)以此类推。
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。
双曲函数及反双曲函数
双曲函数及反双曲函数双曲函数及反双曲函数双曲函数是高等数学中的一类特殊函数,与常见的三角函数有一定的相似之处,但又有很大的区别。
它们是通过双曲线的定义而衍生出来的,因此被称为双曲函数。
双曲函数共有六种:双曲正弦函数(sinh(x))、双曲余弦函数(cosh(x))、双曲正切函数(tanh(x))、双曲余切函数(coth(x))、双曲正割函数(sech(x))、双曲余割函数(csch(x))。
首先,让我们来看看双曲正弦函数(sinh(x))。
它的定义如下:sinh(x) = (e^x - e^(-x)) / 2其中,e表示自然对数的底数2.71828。
双曲正弦函数的定义域为所有实数,值域为整个实数集。
其图像是以原点为中心的一条关于y轴对称的曲线,即双曲线。
双曲余弦函数(cosh(x))的定义如下:cosh(x) = (e^x + e^(-x)) / 2双曲余弦函数的定义域同样也为所有实数,值域为正数集。
其图像也是以原点为中心的一条关于x轴对称的曲线,与双曲正弦函数的图像相似。
接下来是双曲正切函数(tanh(x))的定义:tanh(x) = sinh(x) / cosh(x) = (e^x - e^(-x)) / (e^x + e^(-x))双曲正切函数的定义域同样也为所有实数,值域为介于-1和1之间的实数集。
其图像也是关于y轴对称的。
双曲余切函数(coth(x))、双曲正割函数(sech(x))和双曲余割函数(csch(x))分别可以用双曲正切函数和双曲余弦函数、双曲正弦函数以及双曲余弦函数表示。
双曲函数有许多有趣的性质和应用。
由于其与指数函数的关系密切,它们在物理、工程、经济学等领域中都有着重要的应用。
比如,在电工学中,电流和电压的变化过程可以用双曲函数来描述;在经济学中,利率的变化也可以用双曲函数来表示。
另外,除了双曲函数,还有反双曲函数(inverse hyperbolic function)。
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Differentiation properties
Differentiation can be carried out from first principles.
eg
d dx
sinh x
=
d ex dx
cosh x = ex + e−x ; sinh x = ex − e−x ; tanh x = sinh x ;
2
2
cosh x
sech x =
1 cosh x
;
cosech x =
1 sinh x
;
coth x
=
1 tanh x
≡
cosh x sinh x
In terms of pronunciation one subscribes to the ‘sinch, cosh, tanch, setch’ school or joins the ‘shine, cosh, than, shec’ brigade. Or you can be a rebel and say ‘sesh’.
x2 − 4
If you wish for more detail on any of this you should consult an A-level book such as Bostock & Chandler’s Further Pure Mathematics. Please let me have any comments or corrections.
Hyperbolic functions
CRTM, 2008
Several paths may be followed that each culminate in the appearance of hyperbolic functions. I am going to define the functions first.
− e−x 2
=
ex
+ e−x 2
≡
cosh x.
You can use your knowledge of trig to predict the functions you expect but not their signs.
eg
d dx
cosh x
=
d ex dx
+ e−x 2
=
ex
− e−x 2
Thus trig identities can be directly related to hyperbolic identities, except that whenever sin2 x appears it is replaced by − sinh2 x. For the same reason (i2 = −1), sin x sin y converts to − sinh x sinh y,
√
√
Examples include 1/ x2 + 4 and x2 − 1.
Note that, for example, you can write
x2 + 2x − 1 dx =
√ (x + 1)2 − ( 2)2 dx.
We can approach
x+1 √
dx in a similar way.
Let y = arcoshx, so that cosh y = x. Note the terminology for inverse hyperbolic functions, compared with, say, arcsine.
Then
1 (ey + e−y) = x 2
⇒
e2y − 2xey + 1 = 0
The solution to the equation y′′ = k2y is
y = Aekx + Be−kx ≡ C sinh kx + D cosh kx ≡ E sinh k(1 − x) + F cosh k(1 − x) ≡ . . .
Inverses, logarithmic forms . . .
and
d dx
artanh
x a
=
a2
a −
x2 .
These formulae can be used for integrating any functions involving the sum of difference of two
squares that aren’t amenable to normal trig substitutions.
Origins
A heavy rope whose ends are held level hangs in a cosh curve. This is called a catenary.
6 6
1
t
-
cosh x
sinh x
16
tanh x −1
16 t
sech x
Identities
Note
that
⇒
ey = x ±
x2 − 1 ⇒ y = log(x ±
x2 − 1).
Because x − x2 − 1 =
√1
√ , this gives y = ± log(x + x2 − 1). To create a one-to-one
x + x2 − 1
map we define y to be positive, so take the positive root.
. . . and derivatives
If
we
instead
let
y
=
arsinh
x a
,
then
x
=
a sinh y
⇒
dx dy
=
a
cosh
y
=
a
sinh2 y + 1 =
x2 + a2.
dy
1
So = √
.
dx
x2 + a2
Similarly,
d arcosh x = √ 1
dx
a
x2 − a2
√ Using a similar derivation, we can show that arsinhx = log(x + x2 + 1).
Note: the logarithmic base that you are most likely to encounter from now on is base e. The terminology ‘ln’ is mostly redundant, though you may still meet it. I will only ever use log to mean loge. If the base is not specified, assume it is e.
≡ +siБайду номын сангаасh x.
It is also possible to proceed via the trig functions of ix using the chain rule.
eg
sin ix = i sinh x
⇒
i cos
ix
=
i
d dx
sinh x,
so
d dx
sinh
x
=
cosh
x.
Note that Osborn’s rule does not apply to calculus. Note also that there is no periodicity in hyperbolic functions along the real axis.
cos x
=
eix
+ e−ix , 2
and
so
cos(ix)
=
ei(ix)
+ e−i(ix) 2
=
e−x + 2
ex
≡
cosh x
Similarly,
sin x
=
eix
− e−ix , 2i
and
sin(ix)
=
ei(ix)
− e−i(ix) 2i
=
−i(e−x − ex) 2
≡
i sinh x.