反余割函数

定义

反余割函数的定义

反余割函数 y=arccsc⁡xy = \operatorname{arccsc} x 是余割函数 y=csc⁡xy = \csc x 的反函数。

性质

  • 定义域:(−∞,−1]∪[1,+∞)(-\infty, -1] \cup [1, +\infty)
  • 值域:[−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}]
  • 单调性:在定义域的两个连通分支 (−∞,−1](-\infty,-1] 和 [1,+∞)[1,+\infty) 上分别严格单调递减

为什么值域取 [−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}]

  • 在这个区间上,csc⁡x\csc x 分别从 +∞+\infty 递减到 11、从 −1-1 递减到 −∞-\infty;
  • 因此反函数 arccsc⁡x\operatorname{arccsc} x 的值域就是 [−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}];
  • 约定主值区间让所有教材/计算器结果一致。

求值例题

例:求 arccsc⁡233\operatorname{arccsc} \frac{2\sqrt{3}}{3} 的值。

反余割函数求值特殊角

解题思路:要找 θ∈[−π2,0)∪(0,π2]\theta \in [-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}],使 csc⁡θ=233\csc \theta = \frac{2\sqrt{3}}{3},即 sin⁡θ=32\sin \theta = \frac{\sqrt{3}}{2}。

详细步骤:

  1. 特殊角中 sin⁡π3=32\sin \frac{\pi}{3} = \frac{\sqrt{3}}{2},故 csc⁡π3=233\csc \frac{\pi}{3} = \frac{2\sqrt{3}}{3};
  2. π3≈1.047\frac{\pi}{3} \approx 1.047,落在 (0,π2](0, \frac{\pi}{2}] 内;
  3. 由主值区间唯一性,arccsc⁡233=π3\operatorname{arccsc} \frac{2\sqrt{3}}{3} = \frac{\pi}{3}。

最终答案:arccsc⁡233=π3\operatorname{arccsc} \frac{2\sqrt{3}}{3} = \frac{\pi}{3}。

图像


练习题

练习题 1

已知 y=arccsc⁡xy = \operatorname{arccsc} x,求其定义域和值域。

反余割函数定义域值域

解题思路:

反余割函数是余割函数在主值区间 [−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}] 上的反函数:定义域由 csc⁡x\csc x 的值域决定,值域由主值区间决定。

详细步骤:

  1. 余割函数 y=csc⁡x=1sin⁡xy = \csc x = \frac{1}{\sin x} 的值域是 (−∞,−1]∪[1,+∞)(-\infty, -1] \cup [1, +\infty),反函数的定义域正是原函数的值域,所以 y=arccsc⁡xy = \operatorname{arccsc} x 的定义域是 (−∞,−1]∪[1,+∞)(-\infty, -1] \cup [1, +\infty)。
  2. 在 [−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}] 上,余割函数在两个连通分支上分别单调且值域不重叠,取该区间作为主值区间即可保证反函数唯一。
  3. 反函数把主值区间内的角度映回原函数的定义域,所以 y=arccsc⁡xy = \operatorname{arccsc} x 的值域是 [−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}]。

最终答案:

定义域:(−∞,−1]∪[1,+∞)(-\infty, -1] \cup [1, +\infty);值域:[−π2,0)∪(0,π2][-\frac{\pi}{2}, 0) \cup (0, \frac{\pi}{2}]。


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,用于表示反余割函数的值域

中英对照

中文术语英文术语音标说明
反余割函数arccosecant function/ɑːkkəʊˈsiːkənt ˈfʌŋkʃən/余割函数的反函数,记作 y=arccsc⁡xy = \operatorname{arccsc} x
反余割arccosecant/ɑːkkəʊˈsiːkənt/函数名称,简写为 arccsc⁡\operatorname{arccsc}
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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