一、三角函数的和差与积的关系式
Section titled “一、三角函数的和差与积的关系式”三角函数的和差化积与积化和差公式在微积分计算、积分变换及级数展开中具有广泛的应用。
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积化和差公式(共 4 式):
2sinαcosβ &= sin(α+β) + sin(α-β) & (3.1) 2cosαsinβ &= sin(α+β) - sin(α-β) & (3.2) 2cosαcosβ &= cos(α+β) + cos(α-β) & (3.3) -2sinαsinβ &= cos(α+β) - cos(α-β) & (3.4) -
和差化积公式(共 4 式):
sinα + sinβ &= 2sin(α+β)/(2)cos(α-β)/(2) & (3.5) sinα - sinβ &= 2cos(α+β)/(2)sin(α-β)/(2) & (3.6) cosα + cosβ &= 2cos(α+β)/(2)cos(α-β)/(2) & (3.7) cosα - cosβ &= -2sin(α+β)/(2)sin(α-β)/(2) & (3.8)
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半角公式与降幂公式:
sin²α &= 1/2(1 - cos 2α) & (3.9) cos²α &= 1/2(1 + cos 2α) & (3.10) -
万能置换公式(通过 tan(α)/(2) 表示三角函数):
sinα &= (2tan(α)/(2))/(1 + tan²(α)/(2)) & (3.11) cosα &= (1 - tan²(α)/(2))/(1 + tan²(α)/(2)) & (3.12)
反三角函数是一类基本初等函数,是三角函数中的反正弦函数、反余弦函数、反正切函数、反余切函数、反正割函数、反余割函数的统称。
一、反三角的概念与性质
Section titled “一、反三角的概念与性质”- 反正弦函数
正弦函数 y = sin x 在整个定义域区间 (-∞, +∞) 上不是单调函数,但是在 [-(π)/(2), (π)/(2)] 上是严格单调递增函数,因此在此区间上存在反函数,它的反函数称为反正弦函数,记作 x = arcsin y。
习惯上,用 x 表示自变量,y 表示因变量,所以反正弦函数写为 y = arcsin x,其定义域为 x ∈ [-1, 1],值域为 y ∈ [-(π)/(2), (π)/(2)]。
反正弦函数只对正弦函数 y = sin x 的 x ∈ [-(π)/(2), (π)/(2)] 区间成立,这里截取的是正弦函数靠近原点的一个单调区间,称该区间为反正弦函数的主值区间。
反正弦函数的图像和正弦函数在 [-(π)/(2), (π)/(2)] 上的图像关于直线 y = x 对称,如图 4.1 所示。
- 反余弦函数
余弦函数 y = cos x 限制在 x ∈ [0, π] 上是严格单调减函数,因此在此区间上存在反函数,称为反余弦函数,记为 y = arccos x,其中定义域为 x ∈ [-1, 1],值域为 y ∈ [0, π]。 反余弦函数及余弦函数的图像如图 4.2 所示。


- 反正切函数
正切函数 y = tan x 限制在 x ∈ (-(π)/(2), (π)/(2)) 上是严格单调增函数,因此在此区间上存在反函数,称为反正切函数,记为 y = arctan x,其中定义域为 x ∈ (-∞, +∞),值域为 y ∈ (-(π)/(2), (π)/(2))。
反正切函数的图像如图 4.3 所示。显然,反正切函数有两条渐近线 y = -(π)/(2) 和 y = (π)/(2)。
- 反余切函数
余切函数 y = cot x 限制在 x ∈ (0, π) 上是严格单调减函数,因此在此区间上存在反函数,称为反余切函数,记为 y = arccot x,其定义域为 x ∈ (-∞, +∞),值域为 y ∈ (0, π)。
反余切函数的图像如图 4.4 所示。反余切函数有两条渐近线 y = 0 和 y = π。


- 反正割函数
正割函数 y = sec x 限制在 x ∈ [0, (π)/(2)) ∪ ((π)/(2), π] 上的反函数称为反正割函数,记为 y = operatornamearcsec x,其定义域为 x ∈ (-∞, -1] ∪ [1, +∞),值域为 y ∈ [0, (π)/(2)) ∪ ((π)/(2), π]。反正割函数的图像如图 4.5 中的黑色曲线。
- 反余割函数
余割函数 y = csc x 限制在 x ∈ [-(π)/(2), 0) ∪ (0, (π)/(2)] 上的反函数称为反余割函数,记为 y = operatornamearccsc x,其定义域为 x ∈ (-∞, -1] ∪ [1, +∞),值域为 y ∈ [-(π)/(2), 0) ∪ (0, (π)/(2)]。
反余割函数的图像如图 4.5 中的蓝色曲线。

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余角关系:
arccos x &= (π)/(2) - arcsin x & (4.1) operatornamearccot x &= (π)/(2) - arctan x & (4.2) operatornamearccsc x &= (π)/(2) - operatornamearcsec x & (4.3) -
负数关系:
arcsin(-x) &= -arcsin x & (4.4) arccos(-x) &= π - arccos x & (4.5) arctan(-x) &= -arctan x & (4.6) operatornamearccot(-x) &= π - operatornamearccot x & (4.7)