Разделы сайта
Выбор редакции:
- Простамол Уно – таблетки, свечи: состав, показания, инструкция по применению, противопоказания, побочные действия, аналоги российские, отзывы мужчин
- День рождения дяди Стёпы
- Происхождение и развитие гипноза
- Рецепты заготовок из моркови на зиму
- Как приготовить жареные креветки
- Морепродукты с рисом Рис с морепродуктами китайская кухня рецепт
- Туз кубков: подробное описание
- Пошаговый рецепт приготовления пирога из лаваша
- Карлос кастанеда кто он такой
- Что значит строить дом во сне: выясняем по соннику
Реклама
Урок "Функции y = tgx, y = ctgx, их свойства и графики". Урок "Функции y = tgx, y = ctgx, их свойства и графики" График тангенса и котангенса |
, [−5π/2; −3π/2],. . . - одним словом, на всех отрезках [−π/2 + 2πk; π/2 + 2πk], где k Z, и убывает на всех отрезках [π/2 + 2πn; 3π/2 + 2πn], где n Z. Задача 11.6. На каких отрезках возрастает и на каких убывает функция y = cos x? Задача 11.8. Расположите в порядке возрастания: sin 1, cos 2, sin 3, cos 4, sin 5, cos 6. § 12. Графики тангенса и котангенсаПостроим график функции y = tg x. Для начала построим его для чисел x, принадлежащих интервалу (−π/2; π/2). Если x = 0, то tg x = 0; когда x возрастает от 0 до π/2, tg x тоже возрастает - это видно, если посмотреть на ось тангенсов (рис. 12.1 а). Когда x приближается к π/2, оставаясь меньше Рис. 12.2. y = tg x. π/2, значение tg x возрастает (точка M на рис. 12.1 а убегает все выше) и может, очевидно, стать сколь угодно большим положительным числом. Аналогично, когда x убывает от 0 до −π/2, tg x становится отрицательным числом, абсолютная величина которого возрастает при приближении x к −π/2. При x = π/2 или −π/2 функция tg x не определена. Стало быть, график y = tg x при x (−π/2; π/2) выглядит примерно как на рис. 12.1 б. Вблизи начала координат наша кривая близка к прямой y = x x: ведь для малых острых углов верно приближенное равнество tg x ≈ x. Можно сказать, что прямая y = x касается графика функции y = tg x в начале координат. Кроме того, кривая на рис 12.1 б симметрична относительно начала координат. Это объясняется тем, что функция y = tg x нечетная, то есть выполнено тождество tg(−x) = − tg x. Чтобы построить график функции y = tg x для всех x, вспомним, что tg x - периодическая функция с периодом π. Стало быть, чтобы получить полный график функции y = tg x, надо повторить бесконечно много раз кривую рис. 12.1 б, перенося ее вдоль оси абсцисс на расстояния πn, где n - целое число. Окончательный вид графика функции y = tg x - на рис. 12.2 . По графику мы в очередной раз видим, что функция y = tg x Рис. 12.3. y = ctg x. не определена при x = π/2 + πn, n Z, то есть при тех x, при которых cos x = 0. Вертикальные прямые с уравнениями x = π/2, 3π/2,. . . , к которым приближаются ветви графика, называются асимптотами графика. На том же рис. 12.2 мы изобразили решения уравнения tg x = a. Построим график функции y = ctg x. Проще всего, воспользовавшись формулой приведения ctg x = tg(π/2 − x), получить этот график из графика функции y = tg x с помощью преобразований наподобие тех, что мы описывали в предыдущем параграфе. Результат - на рис. 12.3 Задача 12.1. График функции y = ctg x получается из графика функции y = tg x с помощью симметрии относительно некоторой прямой. Какой именно? Есть ли другие прямые с указанным свойством? Задача 12.2. Как выглядит уравнение прямой, касающейся графика функции y = ctg x в точке с координатами (π/2; 0)? Задача 12.3. Сравните числа: а) tg(13π/11) и tg 3,3π; б) tg 9,6π и ctg(−11,3π). Задача 12.4. Расположите числа в порядке возрастания: tg 1, tg 2, tg 3, tg 4, tg 5. Задача 12.5. Постройте графики функций:
Задача 12.7. Постройте график функции y = arctg x + arctg(1/x). § 13. Чему равно sin x + cos x? В этом параграфе мы попытаемся решить такую задачу: какое самое большое значение может принимать выражение sin x+cos x? Если вы правильно считали, у вас должно было выйти, что из всех x, входящих в эту таблицу, наибольшее значение sin x + cos x получается при x, близких к 45◦ , или, в радианной мере, к π/4. Если x = π/4, точное значение sin x+cos x равно 2. Оказывается, что наш результат, полученный экспериментальным путем, и в самом деле верен: при всех x верно неравенство sin x + cos x 6 2, так что 2 - самое большое из значений, принимаемых этим выражением. У нас еще не хватает средств, чтобы доказать это неравенство наиболее естественным способом. Пока что мы покажем, как свести его к задаче по планиметрии. Если 0 < x < π/2, то sin x и cos x - катеты прямоугольного треугольника с гипотенузой 1 и острым углом x (рис. 13.1 ). Поэтому наша задача переформулируется так: доказать, что сумма длин катетов прямоугольного треугольника с гипотенузой 1 будет максимальной, если этот треугольник - равнобедренный. Задача 13.1. Докажите это утверждение. Так как у равнобедренного прямоугольного треугольника с ги- потенузой 1 сумма длин катетов равна 2√ , из результата этой задачи вытекает неравенство sin x + cos x 6 2 для всех x, лежащих в интервале (0; π/2). Отсюда уже нетрудно заключить, что это неравенство выполнено и вообще для всех x. Результат задачи 13.1 верен не только для прямоугольных треугольников. Задача 13.2. Докажите, что среди всех треугольников с данными величинами стороны AC и угла B наибольшая сумма AB + BC будет у равнобедренного треугольника с основанием AC. Вернемся к тригонометрии. Задача 13.3. Пользуясь таблицей синусов из § 3, постройте по точкам график функции y = sin x + cos x. Указание. Не забудьте, что x должен быть выражен в радианах; для значений x за пределами отрезка воспользуйтесь формулами приведения. Если вы все сделали правильно, у вас должна была получиться кривая, похожая на синусоиду. Позже мы увидим, что эта кривая не просто похожа, а является синусоидой. Научимся мы также находить и наибольшие значения таких выражений, как 3 sin x + 4 cos x (кстати, график функции y = 3 sin x + 4 cos x тоже является синусоидой!). В этом видеуроке рассмотрены свойства функций у = tg x, y = ctg x , показано, как построить их графики. Видеоурок начинается с рассмотрения функции у = tg x . Выделены свойства функции. 1) Областью определения функции у = tg x называются все действительные числа, за исключением х = π/2 + 2 πk. Т.е. на графике нет точек, которые принадлежат прямой х = π/2 и х = - π/2, а также х = 3π/2 и так далее (с той же периодичностью). Значит, график функции у = tg x будет состоять из бесконечного множества ветвей, которые будут находиться в промежутках между прямыми х = - 3π/2 и х = - π/2 , х = - π/2 и х = π/2 и так далее. 2) Функция у = tg x является периодической, где основной период равенπ. Это подтверждает равенство tg (x - π) = tg x = tg (x + π) . Эти равенства изучались ранее, автор предлагает ученикам вспомнить их, указывая, что для любого допустимого значения t справедливы равенства: tg (t + π) = tg t , и ctg (t + π) = ctg t . Следствием этих равенств является то, что, если построена одна ветвь графика функции у = tgx в промежутке между прямыми х = - π/2 и х = π/2 , то остальные ветви можно получить путем сдвига этой ветви по оси х на π, 2π и так далее. 3) Функция у = tg x является нечетной, т.к. tg (- x) = - tg x . Далее перейдем к построению графика функции у = tg x . Как следует из свойств функции, описанных выше, функция у = tg x периодическая и нечетная. Поэтому достаточно построить часть графика - одну ветвь в одном промежутке, а затем воспользоваться симметрией для переноса. Автор приводит таблицу, в которой рассчитываются значения tg x при определенных значениях x для более точного построения графика. Данные точки отмечаются на оси координат и соединяются плавной линией. Т.к. график симметричен относительно начала координат, то строится такая же ветвь, симметричная началу координат. В результате получаем одну ветвь графика у = tg x . Далее с помощью сдвига по оси х наπ, 2 πи так далее получается график у = tg x . График функции у = tg x называется тангенсоида, а три ветви графика, показанные на рисунке - главные ветви тангенсоиды. 4) Функция у = tg x на каждом из промежутков (- + ; +) возрастает. 5) График функции у = tg x не имеет ограничений сверху и снизу. 6) Функция у = tg x не имеет наибольшего и наименьшего значения. 7) Функция у = tg x непрерывна на любом промежутке (-- π/2+π;π/2+π). Прямая π/2+π называется асимптотой графика функции у = tg x , т.к. в этих точках график функции прерывается. 8) Множеством значений функции у = tg x называются все действительные числа. Далее в видеоуроке дается пример: решить уравнение с tg x . Для решения построим 2 графика функции у и найдем точки пересечения этих графиков: это бесконечное множество точек, абсциссы которых отличаются на πk. Корнем данного уравнения будет х = π/6 +πk. Рассмотрим график функции у = ctg x . График функции можно построить двумя способами. Первый способ предполагает построение графика аналогично построению графика функции у = tg x . Построим одну ветвь графика функции у = с tg x в промежутке между прямыми х = 0и х = π. Затем с помощью симметрии и периодичности построим другие ветви графика. Второй способ более простой. График функции у = сtgx можно получить путем преобразования тангенсоиды с помощью формулы приведения с tgx = - tg (x + π/2). Для этого сдвинем одну ветвь графика функции у = tgx вдоль оси абсцисс на π/2вправо. Остальные ветви получаем путем сдвига этой ветви по оси х наπ, 2π и так далее. График функции у = ctgx называется также тангенсоида, а ветвь графика в промежутке (0;π) - главная ветвь тангенсоиды. ТЕКСТОВАЯ РАСШИФРОВКА: Мы рассмотрим свойства функции у = tg x (игрек равно тангенс икс), у = ctg x(игрек равно котангенс икс), построим их графики. Рассмотрим функцию y = tgx Прежде, чем строить график функции у = tg x, запишем свойства этой функции. СВОЙСТВО 1. Областью определения функции у = tg x являются все действительные числа, кроме чисел вида х = + πk (икс равен сумме пи на два и пи ка). Это значит, что на графике этой функции нет точек, которые принадлежат прямой х = (получаем, если k= 0 ка равно нулю) и прямой х = (икс равно минус пи на два) (получаем, если k= - 1 ка равно минус одному), и прямой х = (икс равно три пи на два) (получаем, если k= 1 ка равно одному) и т. д. Значит график функции у = tg x будет состоять из бесконечного множества ветвей, которые будут находиться в промежутках между прямыми. А именно в полосе между х = и х =- ; в полосе х =- и х = ; в полосе х = и х = и так до бесконечности. СВОЙСТВО 2. Функция у = tg x является периодической с основным периодом π. (Так как справедливо двойное равенство tg(x- π) = tgx = tg (x+π) тангенс от икс минус пи равен тангенсу икс и равен тангенсу от икс плюс пи). Это равенство мы рассматривали при изучении тангенса и котангенса. Напомним его: Для любого допустимого значения t справедливы равенства: tg (t + π)= tgt ctg (t + π) = ctgt Из этого равенства следует, что, построив ветвь графика функции у = tg x в промежутке от х =- и х = , мы получим остальные ветви путем сдвига построенной ветви по оси Х на π, 2π, и так далее. СВОЙСТВО 3. Функция у = tg x является нечетной функцией, так как справедливо равенство tg (- x) = - tg x. Построим график функции у = tg x Так как эта функция периодическая, состоит из бесконечного множества ветвей (в полосе между х = и х = , а также в полосе между х = и х = и т.д.) и нечетная, то построим по точкам часть графика на промежутке от нуля до пи на два (), затем воспользуемся симметрией начала координат и периодичностью. Построим таблицу значений тангенса для построения графика. Находим первую точку: зная, что при х = 0 tg x = 0(икс равном нулю тангенс икс тоже равен нулю); следующая точка: при х = tg x = (икс равном пи на шесть тангенс икс равен корень из трех на три); отметим следующие точки: при х = tg x = 1 (икс равном пи на четыре тангенс икс равен единице), а при х = tg x = (икс равном пи на три тангенс икс равен корню квадратному из трех). Отметив полученные точки на координатной плоскости и соединим их плавной линией (рис. 2). Так как график функции симметричен относительно начала координат, то построим такую же ветвь симметрично начала координат. (рис.3). И, наконец, применив периодичность, получим график функции у = tg x. Мы построили ветвь графика функции у = tg x в полосе от х =- и х = . Строим остальные ветви путем сдвига построенной ветви по оси Х на π, 2π, и так далее. Построенный график называется тангенсоида. Изображенную на рисунке 3 часть тангенсоиды называют главной ветвью тангенсоиды. На основании графика запишем еще свойства этой функции. СВОЙСТВО 4. Функция у = tg x возрастает на каждом из промежутков (от минус пи на два плюс пи ка до пи на два плюс пи ка). СВОЙСТВО 5. Функция у = tg x не ограничена ни сверху, ни снизу. СВОЙСТВО 6. Функция у = tg x не имеет ни наибольшего, ни наименьшего значений. СВОЙСТВО 7. Функция у = tg x непрерывна на любом интервале вида (от минус пи на два плюс пи ка до пи на два плюс пи ка). Прямая вида х = + πk (икс равно сумме пи на два и пи ка) является вертикальной асимптотой графика функции, так как в точках вида х = + πk функция терпит разрыв. СВОЙСТВО 8. Множеством значений функции у = tg x являются все действительные числа, то есть (е от эф равно промежутку от минус бесконечности до плюс бесконечности). ПРИМЕР 1. Решить уравнение tg x = (тангенс икс равен корень из трех на три). Решение. Построим в одной системе координат графики функций у = tg x (игрек равен тангенсу икс) и у = (игрек равен корню из трех, деленному на три). Получили бесконечно много точек пересечения, абсциссы которых отличаются друг от друга на πk (пи ка).Так как tg x = при х = , то абсцисса точки пересечения на главной ветви равна (пи на шесть). Все решения данного уравнения запишем формулой х = + πk (икс равно пи на шесть плюс пи ка). Ответ: х = + πk. Построим график функции у = сtg x. Рассмотрим два способа построения. Первый способ аналогичен построению графика функции у = tg x. Так как эта функция периодическая, состоит из бесконечного множества ветвей (в полосе между х = 0 и х =π , а также в полосе между х =π и х = 2π и т.д.) и нечетная, то построим по точкам часть графика на промежутке от нуля до пи на два (), затем воспользуемся симметрией и периодичностью. Воспользуемся таблицей значений котангенса для построения графика. Отметив полученные точки на координатной плоскости и соединим их плавной линией. Так как график функции симметричен относительно, то построим такую же ветвь симметрично. Применим периодичность, получим график функции у = сtg x. Мы построили ветвь графика функции у = сtg x в полосе от х = 0 и х =π. Строим остальные ветви путем сдвига построенной ветви по оси x на π, - π, 2π, - 2π и так далее. Второй способ построения графика функции у =сtg x. Получить график функции у =сtg x проще всего с помощью преобразования тангенсоиды, используя формулу приведения (котангенс икс равно минус тангенс от суммы икс и пи на два). При этом сначала, сдвинем ветвь графика функции у =tg x вдоль оси абсцисс на вправо, получим у = tg (x+), а затем выполняем симметрию полученного графика относительно оси абсцисс. В результате получится ветвь графика функции у =сtg x (рис.4). Зная одну ветвь, можем построить весь график используя периодичность функции. Строим остальные ветви путем сдвига построенной ветви по оси x на π, 2π, и так далее. График функции у =сtg x называется тоже тангенсоида, как и график функции у =tg x. Ветвь, которая заключена в промежутке от нуля до пи, называют главной ветвью графика функции у =сtg x. С центром в точке A
.
Тангенс (tg α ) - это тригонометрическая функция, зависящая от угла α между гипотенузой и катетом прямоугольного треугольника, равная отношению длины противолежащего катета |BC| к длине прилежащего катета |AB| . Котангенс (ctg α ) - это тригонометрическая функция, зависящая от угла α между гипотенузой и катетом прямоугольного треугольника, равная отношению длины прилежащего катета |AB| к длине противолежащего катета |BC| . ТангенсГде n - целое. В западной литературе тангенс обозначается так: График функции тангенс, y = tg xКотангенсГде n - целое. В западной литературе котангенс обозначается так: График функции котангенс, y = ctg xСвойства тангенса и котангенсаПериодичностьФункции y = tg x и y = ctg x периодичны с периодом π . ЧетностьФункции тангенс и котангенс - нечетные. Области определения и значений, возрастание, убываниеФункции тангенс и котангенс непрерывны на своей области определения (см. доказательство непрерывности). Основные свойства тангенса и котангенса представлены в таблице (n - целое).
ФормулыВыражения через синус и косинус;
;
Формулы тангенса и котангенс от суммы и разности Произведение тангенсовФормула суммы и разности тангенсовВ данной таблице представлены значения тангенсов и котангенсов при некоторых значениях аргумента. Выражения через комплексные числаВыражения через гиперболические функции;
Производные; .
ИнтегралыРазложения в рядыЧтобы получить разложение тангенса по степеням x , нужно взять несколько членов разложения в степенной ряд для функций sin x и cos x и разделить эти многочлены друг на друга , . При этом получаются следующие формулы. При .
Обратные функцииОбратными функциями к тангенсу и котангенсу являются арктангенс и арккотангенс , соответственно. Арктангенс, arctg Арккотангенс, arcctg Использованная литература: |
Читайте: |
---|
Популярное:
Новое
- День рождения дяди Стёпы
- Происхождение и развитие гипноза
- Рецепты заготовок из моркови на зиму
- Как приготовить жареные креветки
- Морепродукты с рисом Рис с морепродуктами китайская кухня рецепт
- Туз кубков: подробное описание
- Пошаговый рецепт приготовления пирога из лаваша
- Карлос кастанеда кто он такой
- Что значит строить дом во сне: выясняем по соннику
- Иван Нагибин: "Сидеть на "лавке"?