正割函数详解:定义、性质与应用
正割函数详解:定义、性质与应用
正割函数是三角函数的一种,与余弦函数互为倒数。它在数学中的应用广泛,特别是在几何学和物理学中。本文将从多个角度详细介绍正割函数的定义、性质及其历史背景。
基本概念
正割(Secant,sec)是三角函数的一种,和余弦函数互为倒数,其定义域不是整个实数集,值域是绝对值大于等于一的实数。
正割属于周期函数,最小正周期为2π,是三角函数的正函数(正弦、正切、正割、正矢)之一,所以在2kπ到2kπ+π/2的区间之间,函数是递增的。在单位圆上,正割函数位于割线上,因此将此函数命名为正割函数。
名称 | 正割 |
---|---|
值域 | 绝对值大于等于一的实数 |
相关术语 | 正弦、正切、正矢 |
内容 | 三角函数的一种 |
外文名 | Secant |
性质 | 周期函数 |
应用学科 | 数学 |
直角三角形中的正割
在直角三角形中,一个锐角的斜边与其邻边的比(即角A斜边比邻边),叫做该锐角的正割,用 sec(角)表示。如设该直角三角形各边为a,b,c,则secA=c/b。
(sec的完整形式为secant)
在y=secx中,以x的任一使secx有意义的值与它对应的y值作为(x,y)。在直角坐标系中作出的图形叫正割函数的图像,也叫正割曲线。
直角坐标系中的定义
设α是平面直角坐标系xOy中的一个象限角,是角的终边上一点,是P到原点O的距离,则α的正割定义为:
图像中给出了用弧度度量的某个公共角。逆时针方向的度量是正角而顺时针的度量是负角。设一个过原点的线,同x轴正半部分得到一个角 θ,并与单位圆相交。这个交点的y坐标等于 sin θ。在这个图形中的三角形确保了这个公式;半径等于斜边并有长度 1,所以有了 sec θ = 1/x。单位圆可以被认为是通过改变邻边和对边的长度并保持斜边等于 1 查看无限数目的三角形的一种方式。
对于大于2π或小于−2π的角度,简单的继续绕单位圆旋转。在这种方式下,正割变成了周期为2π的周期函数:
。对于任何角度θ和任何整数k。
级数定义
正割也能使用泰勒级数来定义:
与其他函数的关系
正割函数和余弦函数互为倒数。即:
。
微分方程定义
sec的微分是sec和tan的乘积
sec的导数如下:
另外
所以微分方程定义为:
指数定义
历史沿革
正割的数学符号为sec,出自英文secant。该符号最早由数学家吉拉德在他的著作《三角学》中所用。
正割恒等式
和差角公式
巴洛正割积分
巴洛在1670年提出正割的积分
正割定理
一个三角形。它的三个内角及其对边。有一些含有正割的恒等式,满足任意三角形ABC:
这些实际上是射影定理的倒数。
函数性质
y=secx的性质
(1)定义域,{x|x≠kπ+π/2,k∈Z}
(2)值域,|secx|≥1.即secx≥1或secx≤-1;
(3)y=secx是偶函数,即sec(-x)=secx.图像对称于y轴;
(4)y=secx是周期函数.周期为2kπ(k∈Z,且k≠0),最小正周期T=2π
正割与余弦互为倒数,余割与正弦互为倒数。
(5) secθ=1/cosθ
(6)
正割
性质
奇偶性 偶
定义域 {x|x≠kπ+π/2,k∈Z}
到达域 |secx|≥1
周期 2π
特定值
当x=0 1
当x=+∞ N/A
当x=-∞ N/A
最大值 ∞
最小值 -∞
其他性质
渐近线 N/A
根 无实根
临界点 kπ
拐点 (kπ,0)
不动点 0
k是一个整数.