高等數學預備知識

知識大綱

函式

反函式

三角函式

反三角函式

01 函式

y=f(x),x∈A,稱這個表示式為一個函式。而函式是如何去理解呢?其實想要理解函式也不難,我們不妨可以把f想象成一座小型加工廠,而x就是這個工廠的原材料,而y則是經過加工以後形成的成品。每一件產品y都是由x這個原材料加工而成,而且都是透過一定的規則進行加工。因此,y就是關於x的一個數值,由x的變化而確定。

但是x總不能無休止的變化,因此我們給x劃定了一個範圍,這個範圍就叫做函式的定義域,通常用A代表。由於x是可以變化的,所以我們把x稱為自變數。而y的值則是關於x的因變數,為什麼叫做因變數呢?因為y的值是因為x的值變化而確定一個數值,所以y叫做因變數。而這些y的取值範圍就叫做值域,通常用符號C代表。

從以上的講解中,我們得知,函式應該具備三個條件。

定義域

值域

對應法則

定義域對應了x的變化範圍

值域對應了y的變化範圍

對應法則就是工廠的加工規則

02 反函式

那麼既然有了函式,可以透過一個加工廠加工出來了y,那麼有沒有可能有另外一種情況,那就是透過逆向工程,把y的值再轉換回去呢?答案是有的。而這個反向操作我們就稱為原來函式的”反函式“。

反函式的數學定義如下

一般的,設y=f(x),x∈A的值域為C,若能找到一個g(y),y∈C,在每一處g(y)都等於x,那麼就稱”g(y),y∈C“叫做”y=f(x),x∈A的反函式,記作

反函式的常見性質

反函式的定義域和值域為原函式的值域和定義域

反函式和原函式影象關於y=x對稱

函式存在反函式的充分必要條件是函式在定義域上單調

一個函式與其反函式有相同的單調性

03 三角函式

正弦函式 y=sin(x)

定義域 -∞

值域 -1 <= y <= 1

餘弦函式 y=cos(x)

定義域 -∞

值域 -1 <= y <= 1

正切函式 y=tan(x)

定義域 x != π/2 + kπ

值域 -∞

餘切函式 y=cot(x)

定義域 x != kπ

值域 -∞

正割函式 y=sec(x)

定義域 x != π/2 + kπ

值域 |y| >= 1

餘割函式 y=csc(x)

定義域 x != kπ

值域 |y| >= 1

04 反三角函式

反正弦函式 y=arcsin(x)

定義域 -1<= x <= 1

值域 -π/2 <= y <= π/2

反餘弦函式 y=arccos(x)

定義域 -1<= x <= 1

值域 0 <= y <= π

反正切函式 y=arctan(x)

定義域 -∞

值域 -π/2 < y < π/2

反餘切函式 y=arccot(x)

定義域 -∞

值域 0 < y < π

反正割函式 y=arcsec(x)

定義域 |x| >=1

值域 y != π/2 且 0<= y <=π

反餘割函式 y=arccsc(x)

定義域 |x| >= 1

Y != 0 且 -π/2 <= y <= π/2

05 三角函式常見公式

sina * csca = 1

cosa * seca = 1

tana * cota = 1

sin²a + cos²a = 1²

tan²a + 1² = sec²a

1² + cot²a = csc²a

sina = tana * cosa

cos a = sina*cota

cota = cosa * csca

csca = cota * seca

seca = csca * tana

tana = seca * sina

兩角和公式

sin(a+b) = sinacosa + cosasinb

sin(a-b) = sinaconb - cosasinb

cos(a+b) = cosacosb - sinasinb

cos(a-b) = cosacosb + sinasinb

二倍角公式

sin2a = 2sinacosa

cos2a = cos²a - sin²a = 2cos²a - 1 = 1- 2sin²a

tan2a = 2tana/1-tan²a

和差化積公式

sina + sinb = 2sin(a+b)/2 * cos(a-b)/2

sina - sinb = 2cos(a+b)/2 * sin(a-b)/2

cosa + cosb = 2cos(a+b)/2 * cos(a-b)/2

cosa - cosb = -2sin(a+b)/2 * sin(a-b)/2

積化和差公式

sina*cosb = 1/2[sin(a+b) + sin(a-b)]

cosa*sinb = 1/2[sin(a+b) - sin(a-b)]

cosa*cosb=1/2[cos(a+b) + cos(a-b)]

sina*sinb = -1/2[cos(a+b) - cos(a-b)]