正割函数是初等三角函数之一,它是指在直角三角形中,斜边与相邻角的正切值的倒数。正割函数的性质和求解方法是学习初等三角函数的基础,下面我们来仔细探究一下。
一、正割函数的定义及图象
正割函数的定义:在直角三角形中,斜边与相邻角的正切值的倒数。
正割函数的符号:$sec\theta$,其中$\theta$为角的弧度制表示。
正割函数的公式:$sec\theta=\frac{1}{cos\theta}$。
正割函数的图象:
我们可以看到,正割函数的图象为一条曲线,这条曲线在$\theta=0$处与$\theta=\pi$处有无限大的间断点,剩余部分为连续的。
二、正割函数的性质
1、定义域和值域
定义域:$D=\{x|x\in R,x\neq\frac{\pi}{2}+k\pi,k\in Z\}$
值域:$R=\{y|y\in R,y\geq1$或$y\leq-1\}$
其中,$k$为整数。
2、奇偶性
正割函数是偶函数,即$sec(-\theta)=sec\theta$。
我们可以证明:$sec(-\theta)=\frac{1}{cos(-\theta)}=\frac{1}{cos\theta}=sec\theta$。
3、周期性
正割函数的周期是$2\pi$,即$sec(\theta+2k\pi)=sec\theta$。
证明:$sec(\theta+2k\pi)=\frac{1}{cos(\theta+2k\pi)}=\frac{1}{cos\theta}=sec\theta$。
4、单调性
正割函数在定义域内为连续函数并且单调递增。
我们可以用导数证明:$y=secx$,则$y'=secx\tanx$,由于$x\in(\frac{\pi}{2}-k\pi,\frac{\pi}{2}+k\pi)$,且$secx>0,tanx>0$,故$y'=secx\tanx>0$,所以$y=secx$单调递增。
5、对称轴
正割函数的对称轴为$x=\frac{\pi}{2}+k\pi$,即$x$轴上的点$(\frac{\pi}{2}+k\pi,0)$。
证明:$sec(\pi-x)=\frac{1}{cos(\pi-x)}=-\frac{1}{cosx}=sec(-x)$。
三、正割函数的求解方法
在三角函数中,正割函数的意义为斜边与相邻角的正切值的倒数,因此,我们可以利用已知角的正切值来求解正割函数。
举个例子:已知一直角三角形中,$\sin\theta=\frac{3}{5}$,求$sec\theta$。
解:$\because\sin\theta=\frac{3}{5}$
$\therefore\cos\theta=\pm\sqrt{1-\sin^2\theta}=\pm\sqrt{1-\frac{9}{25}}=\pm\frac{4}{5}$
由于我们需要求正割函数,因此我们需要选取正弦对应的余角,即$\cos\theta>0$。
$\therefore\cos\theta=\frac{4}{5}$
$\therefore sec\theta=\frac{1}{\cos\theta}=\frac{1}{\frac{4}{5}}=\frac{5}{4}$
所以,$sec\theta=\frac{5}{4}$。
四、总结
通过以上探究,我们知道了正割函数的定义、符号、公式及图象,进一步探究正割函数的性质,如定义域和值域、奇偶性、周期性、单调性和对称轴,最后介绍了正割函数的求解方法。
当然,学习初等三角函数需要我们不断探究、反复理解,才能更好地运用到实际问题中去。