Тригонометрические и обратные тригонометрические функции

Лемма 1. Если Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru и Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , то

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (1)

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru gРассмотрим единичный круг с центром в начале координат. Пусть Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , тогда ВС=sinx, ОС=cosx, ОА=1. Из подобия DОВС Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru DОДА имеем Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , поэтому AД=tgx.

Для Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru : Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

Для сектора АОВ: Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

Для Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

Из неравенств Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru следует

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (2)

Если Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , то Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru и из (2) имеем Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . Из свойств обратных величин получаем неравенство (1).

функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru и Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru - четные, поэтому неравенство (1) справедливо и при хÎ Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .n

Лемма 2. Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru справедливо неравенство Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

Теорема. Функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru непрерывны на R.

gПусть Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru - произвольная точка множества R. Тогда Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

из неравенства (4) имеем: Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , а в силу ограниченности функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru : Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . Поэтому Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

При Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , а функция Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru непрерывна в точке Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

для доказательства непрерывности функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru в точке Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru оценим разность Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru : Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .n

Лемма 3 (Первый замечательный предел).

Если Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , то Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , т.е.:

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (5)

gв неравенстве (1) перейдем к пределу при Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . по теореме о пределе промежуточной функции, учитывая непрерывность Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ( Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ), имеем (5).n

Обратные тригонометрические функции

Рассмотрим функцию Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru для Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru (см. рис. 1.18). Она непрерывна, строго возрастает и принимает значения из [-1,1]. По теореме о существовании обратной функции на отрезке [–1,1] определена функция, обратная к функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , которая непрерывна и строго возрастающая. Ее обозначают Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . График функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru симметричен графику синусоиды, заданной на Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru относительно прямой y=x.

Рассмотрим функцию Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ( Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ), которая непрерывна и строго убывает (см. рис 1.18). по теореме об обратной функции на отрезке [–1,1] определяется Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , которая также непрерывна и строго убывает.

Функция Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ( Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ) непрерывна, строго возрастает, принимая значения из (–¥;+¥) (см. рис. 1.18). Обратная к ней функция, которую обозначают Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru (хÎR), - непрерывна и строго возрастает: D(arctg)= (–¥;+¥); E(arctg)=(-p/2; p/2). Поскольку Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , то функция Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru – нечетная.

Функцию, обратную к функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ( Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ), обозначают Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru : D(arcсtg)= (–¥;+¥); E(arctg)=(0; p). Она непрерывная и строго убывающая на R.

1.19. Второй замечательный предел

Теорема. Функция Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru имеет предел при Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru : Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (1)

gФункция Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru определена при Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , т.е. Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru

В параграфе 1.8 доказано, что последовательность Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru имеет предел: Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . Покажем, что существует предел функции Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru при Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru (т.е. рассмотрим функцию на правой части Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ). Если Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , то Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (2)

Не ограничивая общности, можно считать x>1 (нас интересует поведение Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru при Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ). Пусть Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . Из неравенства (2) для обратных величин имеем: Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru , откуда после прибавления 1 к обеим частям получим: Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (3)

Возведем каждое выражение в неравенстве (3) последовательно в степени (2): Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

Пределы крайних величин равны:

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru ;

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

По теореме о пределе промежуточной функции получим: Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru . (4)

Рассмотрим левую часть Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru : Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru = Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru = Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru

Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru = Тригонометрические и обратные тригонометрические функции - student2.ru .

Наши рекомендации