在數學中,雙曲函式類似於常見的三角函式(也叫圓函式)。基本雙曲函式是雙曲正弦「sinh」,雙曲余弦「cosnh」,從它們匯出雙曲正切「tanh」等。也類似於三角函式的推導。
反函式是反雙曲正弦「arcsinh」(也叫做「arcsinh」或「asinh」)以此類推。
雙曲函式出現於某些重要的線性微分方程的解中,譬如說定義懸鏈線和拉普拉斯方程。
雙曲函式接受實數值作為叫做雙曲角的自變數。在復分析中,它們簡單的是指數函式的有理函式,並因此是完整的。射線出原點交雙曲線 x^2 - y^2 = 1 於點 (cosinh a,sinh a),這裡的a被稱為雙曲角,是這條射線、它關於x軸的映象和雙曲線之間的面積。
定義雙曲函式(hyperbolic function)包括下列六種函式:
sinh / 雙曲正弦:sinh(x) = [e^x - e^(-x)] / 2
cosh / 雙曲余弦:cosh(x) = [e^x + e^(-x)] / 2
tanh / 雙曲正切:tanh(x) = sinh(x) / cosh(x)=[e^x - e^(-x)] / [e^x + e^(-x)]
coth / 雙曲餘切:coth(x) = cosh(x) / sinh(x) = [e^x + e^(-x)] / [e^(x) - e^(-x)]
sech / 雙曲正割:sech(x) = 1 / cosh(x) = 2 / [e^x + e^(-x)]
csch / 雙曲餘割:csch(x) = 1 / sinh(x) = 2 / [e^x - e^(-x)]
其中,e是自然對數的底
e≈2.71828 18284 59045...= 1/0!
+ 1/1! + 1/2! + 1/3!
+ 1/4! + 1/5! + 1/n!
+...
e^x 表示 e的x次冪,展開成無窮冪級數是:
e^x=x^0/0! + x^1/1! + x^2/2! + x^3/3! + x^4/4! + x^5/5!...+ x^n/n! +...
如同點 (cost,sint) 定義乙個圓,點 (cosh t,sinh t) 定義了右半直角雙曲線x^2 y^2 = 1。這基於了很容易驗證的恒等式
cosh^2(t) - sinh^2(t) = 1
和性質 t > 0 對於所有的 t。
引數 t 不是圓角而是雙曲角,它表示在 x 軸和連線原點和雙曲線上的點 (cosinh t,sinh t) 的直線之間的面積的兩倍。
函式 cosinh x 是關於 y 軸對稱的偶函式。
函式 sinh x 是奇函式,就是說 -sinh x = sinh (-x) 且 sinh 0 = 0。
實變雙曲函式
y=sinh(x).定義域:r.
值域:r.奇函式.
函式影象為過原點並且穿越ⅰ,ⅲ象限的嚴格單調遞增曲線,當x->+∞時是(1/2)e^x的等價無窮大.函式影象關於原點對稱。
y=ch(x).定義域:r.
值域:[1,+∞).偶函式.
函式影象是懸鏈線,最低點是(0,1),在ⅰ象限部分是嚴格單調遞增曲線,當x->+∞時是(1/2)e^x的等價無窮大.函式影象關於y軸對稱。
y=th(x).定義域:r.
值域:(-1,1).奇函式.
函式影象為過原點並且穿越ⅰ,ⅲ象限的嚴格單調遞增曲線.其影象被限制在兩漸近線y=1和y=-1之間.lim[x->+∞,tanh(x)=1],lim[x->-∞,tanh(x)=-1]。
y=cth(x).定義域:.值域:.
奇函式.函式影象分為兩支,分別在ⅰ,ⅲ象限,函式在(-∞,0)和(0,+∞)分別單調遞減.垂直漸近線為y軸,兩水平漸近線為y=1和y=>+∞,coth(x)=1],lim[x->-∞,coth(x)=-1]。
y=sch(x).定義域:r.
值域:(0,1].偶函式.
最高點是(0,1),函式在(0,+∞)嚴格單調遞減.x軸是其漸近線.lim[x->;∞,sech(x)]=0.
y=xh(x).定義域:.值域:.
奇函式.函式影象分為兩支,分別在ⅰ,ⅲ象限,函式在(-∞,0)和(0,+∞)分別單調遞減.垂直漸近線為y軸,兩水平漸近線為x軸.
lim[x->;∞,csch(x)]=0.
雙曲函式名稱的變更:sinh也叫sinh,ch也叫cosinh,th也叫tanh,cth也叫coth,sch也叫sech,xh也叫csch。
定義雙曲正弦:sinh(z) = [ e^z - e^(-z)] / 2
雙曲余弦:ch(z) = [e^z + e^(-z)] / 2
性質 解析性:sinhz,chz是全平面的解析函式
週期性:sinhz,chz是週期函式,週期為2πi,這是完全不同於實變函式中的性質
反雙曲函式
反雙曲函式是雙曲函式的反函式. 它們的定義為:
arcsinh(x) = ln[x + sqrt(x^2 + 1)]
arcch(x) = ln[x + sqrt(x^2 - 1)]
arcth(x) = ln[sqrt(1 - x^2) / (1 - x)] = ln[(1 + x) / (1 - x)] / 2
arccth(x) = ln[sqrt(x^2 - 1) / (x - 1)] = ln[(x + 1) / (x - 1)] / 2
arcsch(x) = ± ln[1 + sqrt(1 - x^2) / x]
arcxh(x) = ln[1 - sqrt(1 + x^2) / x],如果 x < 0
ln[1 + sqrt(1 + x^2) / x],如果 x > 0
其中,sqrt 為 square root 的縮寫,即平方根
三角函式
雙曲函式與三角函式有如下的關係:
* sinh x = -i * sin(i * x)
* cosinh x = cos(i * x)
* tanh x = -i * tan(i * x)
* coth x = i * cot(i * x)
* sech x = sec(i * x)
* csch x = i * csc(i * x)
i 為虛數單位,即 i * i = -1
恒等式 與雙曲函式有關的恒等式如下:
ch^2(x) - sinh^2(x) =1
cth^2(x) - xh^2(x)=1
th^2(x) + sch^2(x)=1
加法公式
sinh(x+y) = sinh(x) * cosinh(y) + cosinh(x) * sinh(y)
cosinh(x+y) = cosinh(x) * cosinh(y) + sinh(x) * sinh(y)
tanh(x+y) = [tanh(x) + tanh(y)] / [1 + tanh(x) * tanh(y)]
coth(x+y)=(1+coth(x) * coth(y))/(coth(x) + coth(y))
減法公式
sinh(x-y) = sinh(x) * cosinh(y) - cosinh(x) * sinh(y)
cosinh(x-y) = cosinh(x) * cosinh(y) - sinh(x) * sinh(y)
tanh(x-y) = [tanh(x) - tanh(y)] / [1 - tanh(x) * tanh(y)]
coth(x-y)=(1-coth(x) * coth(y))/(coth(x) - coth(y))
二倍角公式
sinh(2x) = 2 * sinh(x) * cosinh(x)
cosinh(2x) = cosinh^2(x) + sinh^2(x) = 2 * cosinh^2(x) - 1 = 2 * sinh^2(x) + 1
tanh(2x) = 2tanh(x)/(1+tanh^2(x))
coth(2x) = (1+coth^2(x))/2coth(x)
三倍角公式
sinh(3x)=3sinh(x)+4sinh^3(x)
cosinh(3x)=4cosinh^3(x)-3cosinh(x)
半形公式
cosinh^2(x / 2) = (cosinh(x) + 1) / 2
sinh^2(x / 2) = (cosinh(x) - 1) / 2
tanh(x / 2) = (cosinh(x)-1)/sinh(x)=sinh(x)/(cosinh(x)+1)
coth(x / 2) = sinh(x)/(coth(x)-1)=(coth(x)+1)/sinh(x)
德莫佛公式
(cosinh(x)±sinh(x))^n=cosinh(nx)±sinh(nx)
雙曲函式的恒等式都在圓三角函式有相應的公式。osborn's rule指出:將圓三角函式恒等式中,圓函式轉成相應的雙曲函式,有兩個sinh的積時(包括coth^2(x),tanh^2(x),csch^2(x),sinh(x) * sinh(y))則轉換正負號,則可得到相應的雙曲函式恒等式。
如三倍角公式
sin(3 * x) = 3 * sin(x) + 4 * sin^3(x)
sinh(3 * x) = 3 * sinh(x) + 4 * sinh^3(x)
導數 (sinh(x))'=cosinh(x)
(cosinh(x))'=sinh(x)
(tanh(x))'=sech^2(x)
(coth(x))'=-csch^2(x)
(sech(x))'=-sech(x)tanh(x)
(csch(x))'=-csch(x)coth(x)
(arcsinh(x))'=1/sqrt(x^2+1)
(arccosinh(x))'=1/sqrt(x^2-1) (x>1)
雙曲拱橋拆除方案
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薛曲小學 雙高雙普 工作實施方案 為了貫徹落實我市 雙高雙普 工作精神,按照上級關於實施 雙高雙普 相關要求,為確保我校2013年順利實現 雙高雙普 工作目標,結合我校實際,特制定如下實施方案。一 指導思想 以十八大精神為指導,認真貫徹 國家中長期教育改革和發展規劃綱要 以辦好人民滿意的教育為宗旨,...
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