反余弦函数

定义

反余弦函数的定义

反余弦函数 y=arccos⁡xy = \arccos x 是余弦函数 y=cos⁡xy = \cos x 的反函数。

性质

  • 定义域:[−1,1][-1, 1]
  • 值域:[0,π][0, \pi]
  • 单调性:单调递减

为什么值域取 [0,π][0, \pi]

  • 在这个区间上,cos⁡x\cos x 从 11 单调递减到 −1-1,一个 yy 恰好对应一个 xx;
  • 因此反函数 arccos⁡x\arccos x 的值域就是 [0,π][0, \pi];
  • 约定主值区间让所有教材/计算器结果一致。

求值例题

例:求 arccos⁡(−12)\arccos(-\frac{1}{2}) 的值。

反余弦函数求值特殊角

解题思路:要找 θ∈[0,π]\theta \in [0, \pi],使 cos⁡θ=−12\cos \theta = -\frac{1}{2}。

详细步骤:

  1. 特殊角中 cos⁡2π3=−12\cos \frac{2\pi}{3} = -\frac{1}{2};
  2. 2π3≈2.094\frac{2\pi}{3} \approx 2.094,落在 [0,π][0, \pi] 内;
  3. 由主值区间唯一性,arccos⁡(−12)=2π3\arccos(-\frac{1}{2}) = \frac{2\pi}{3}。

最终答案:arccos⁡(−12)=2π3\arccos(-\frac{1}{2}) = \frac{2\pi}{3}。

图像


练习题

练习题 1

已知 y=arccos⁡xy = \arccos x,求其定义域和值域。

反余弦函数定义域值域

解题思路:

反余弦函数是余弦函数在主值区间 [0,π][0, \pi] 上的反函数:定义域由 cos⁡x\cos x 的值域决定,值域由所选的主值区间决定。

详细步骤:

  1. 余弦函数 y=cos⁡xy = \cos x 在 R\mathbb{R} 上的值域是 [−1,1][-1, 1],反函数的定义域正是原函数的值域,所以 y=arccos⁡xy = \arccos x 的定义域是 [−1,1][-1, 1]。
  2. 余弦函数在 [0,π][0, \pi] 上单调递减,值由 11 变到 −1-1,为了使反函数存在且唯一,取该区间为主值区间。
  3. 反函数把主值区间内的角度映回原函数的定义域,因此 y=arccos⁡xy = \arccos x 的值域是 [0,π][0, \pi]。

最终答案:

定义域:[−1,1][-1, 1];值域:[0,π][0, \pi]。


总结

本文出现的符号

符号类型读音/说明在本文中的含义
π\pi希腊字母Pi(派)圆周率,用于表示反余弦函数的值域([0,π][0, \pi])

中英对照

中文术语英文术语音标说明
反余弦函数arccosine function/ɑːkˈkəʊsaɪn ˈfʌŋkʃən/余弦函数的反函数,记作 y=arccos⁡xy = \arccos x
反余弦arccosine/ɑːkˈkəʊsaɪn/函数名称,简写为 arccos⁡\arccos
反函数inverse function/ɪnˈvɜːs ˈfʌŋkʃən/与原函数互逆的函数
定义域domain/dəʊˈmeɪn/自变量的取值范围
值域range/reɪndʒ/函数值的取值范围

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