Обратные тригонометрические функции
Обра́тные тригонометри́ческие фу́нкции (аркфункции, круговые функции), функции, обратные тригонометрическим функциям. Значения обратных тригонометрических функций являются решением следующей задачи: найти число по заданному значению его тригонометрической функции. Шести основным тригонометрическим функциям соответствуют шесть обратных тригонометрических функций: арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс, арксеканс, арккосеканс (названия происходят от лат. arc – дуга), они обозначаются соответственно (две последние функции мало употребительны и далее не рассматриваются). Согласно этому определению, например, величина есть решение уравнения , т. е. есть длина дуги, синус которой равен , т. о., . Поскольку тригонометрические функции периодичны, обратные к ним функции являются многозначными. Определённые однозначные ветви (главные ветви) обратных тригонометрических функций обозначаются ; их другие обозначения – .
Таблица 1. Свойства обратных тригонометрических функций | |||
Функция | Область определения | Множество значений | Монотонность |
возрастает | |||
убывает | |||
возрастает | |||
убывает |
Таблица 2. Значения обратных тригонометрических функций арксинус и арккосинус | ||
Аргумент | Функция | |
Таблица 3. Значения обратных тригонометрических функций арктангенс и арккотангенс | ||
Аргумент | Функция | |
Впервые специальные символы для обратных тригонометрических функций использовал Д. Бернулли (1729, 1736), современные обозначения для обратных тригонометрических функций ввели в 1772 г. австрийский математик К. Шерфер и Ж. Лагранж.
Обратные тригонометрические функции действительного переменного определяются как обратные к функциям , заданным соответственно на промежутках . Т. о., равенство
означает, что и
Аналогично,
Эти обратные тригонометрические функции однозначны, непрерывны и их свойства вытекают из свойств тригонометрических функций (таблице 1). Значения обратных тригонометрических функций для некоторых значений аргумента приведены в таблицах 2 и 3. Графики обратных тригонометрических функций см. на рис. Обратные тригонометрические функции бесконечно дифференцируемы и в окрестности каждой внутренней точки своей области определения могут быть разложены в ряды Тейлора. Обратные тригонометрические функции связаны соотношениями:
поэтому функции и в таблице 4 не фигурируют.
Таблица 4. Производные, неопределённые интегралы и разложения в ряды обратных тригонометрических функций | ||
Для многозначных обратных тригонометрических функций справедливы равенства:
где .
Обратные тригонометрические функции комплексного переменного определяются как аналитические продолжения соответствующих обратных тригонометрических функций действительного переменного в комплексную плоскость. Они могут быть выражены через логарифмическую функцию :