arc 函数的定义域怎么求 反三角函数通解方法

arc 函数也就是反三角函数,常见包含 arcsinx arccosx arctanx arccotx,求 arc 函数的定义域核心原理就是反函数性质,反函数的定义域等于原三角函数主值区间上的值域,arcsinx 和 arccosx 的自变量必须满足绝对值小于等于 1,定义域都是负 1 到正 1 闭区间,arctanx 和 arccotx 接受全部实数作为自变量,定义域是负无穷到正无穷,遇到复合题型的时候,也就是 arc 括号里面套多项式分式根式三角函数,要把括号内整体当作新自变量,代入对应 arc 函数的约束条件列出不等式,同时还要叠加内层表达式自身的限制,比如分母不为零偶次根号内非负,所有解集取交集,就是复合之后 arc 函数的定义域,掌握这个通用思路,就可以统一解决全部 arc 函数的定义域怎么求的题型,不用单独死记每一道题,理解原函数值域和反函数定义域的对应关系,是学好 arc 函数的定义域怎么求的根本,高中和大学微积分里面这个知识点是高频考点,经常结合值域求导积分一起综合出题。

四类基础 arc 函数对照表

表格

arc 函数定义域值域自变量约束
arcsinx负 1 到正 1 闭区间负二分之 π 到正二分之 π负 1 小于等于自变量小于等于 1
arccosx负 1 到正 1 闭区间0 到 π负 1 小于等于自变量小于等于 1
arctanx全体实数负二分之 π 到正二分之 π无上下数值限制
arccotx全体实数0 到 π无上下数值限制

通用求解步骤

第一步 识别外层 arc 函数类型,判断是 arcsin arccos arctan 还是 arccot

第二步 调取对应的基础定义域约束,arcsin arccos 要求括号整体绝对值不大于 1,arctan arccot 没有数值上下限

第三步 列出不等式,把括号内表达式代入约束条件,解不等式得到第一部分解集

第四步 检查内层表达式本身自带限制,分母不等于零,根号里面大于等于零,对数真数大于零

第五步 将所有条件对应的解集取交集

第六步 整理结果,写成区间或者集合形式,就是最终 arc 函数的定义域

典型复合例题

例题 1 arcsin (2x 减 1),属于 arcsin 类型,约束负 1 小于等于 2x 减 1 小于等于 1,解得 0 小于等于 x 小于等于 1,定义域就是 0 到 1 闭区间

例题 2 arccos (x 平方),约束负 1 小于等于 x 平方小于等于 1,因为 x 平方本身大于等于 0,解得负 1 小于等于 x 小于等于 1

例题 3 arctan (x 加 3),属于 arctan 类型,自变量无上下限制,内层一次函数全体实数有定义,定义域就是全体实数

例题 4 arcsin (1 除以 x),约束负 1 小于等于 1 除以 x 小于等于 1,同时 x 不等于 0,解得 x 小于等于负 1 或者 x 大于等于 1

深度拓展要点

做题最容易混淆的点,arcsinx arccosx 有自变量上下限,arctanx arccotx 没有,很多同学会把 arctan 也加上绝对值小于等于 1 的错误限制,arc 函数定义域是闭区间还是开区间也要区分,arcsin arccos 端点正负 1 可以取到,arctan arccot 定义域是全体实数没有端点限制,复合函数求定义域的时候,必须同时兼顾外层 arc 约束和内层本身定义域,两个条件缺一不可,在求导章节,确定 arc 函数定义域之后,才能保证导数公式适用区间,后续不定积分三角换元,也需要依托 arc 函数定义域划定换元范围。

【相关 FAQ】

问题 1 arc 函数的定义域怎么求 arctan 为什么不需要绝对值小于等于 1

回答 1 arc 函数的定义域怎么求的时候,arctan 对应的原函数 tan 主值区间值域是全体实数,所以 arctan 自变量可以取任意实数,不需要绝对值小于等于 1,和 arcsin arccos 不一样。

问题 2 arc 函数的定义域怎么求 复合函数需要取交集吗

回答 2 arc 函数的定义域怎么求,复合题型要把外层 arc 约束解集和内层表达式自身定义域解集取交集,两个条件同时满足,才是最终定义域。

问题 3 arc 函数的定义域怎么求 arccos 和 arcsin 定义域相同吗

回答 3 arc 函数的定义域怎么求,arccos 和 arcsin 基础定义域都是负 1 到正 1 闭区间,定义域区间相同,但是值域不一样,arccos 值域是 0 到 π。

问题 4 arc 函数的定义域怎么求 端点正负 1 能不能取

回答 4 arc 函数的定义域怎么求,arcsin 和 arccos 定义域是闭区间,正负 1 端点可以取到,arctan arccot 定义域是全体实数,不存在这类端点限制。

【免责申明】

本文内容仅作为数学学习参考,部分旧教材对 arccot 主值区间定义存在差异,正式考试请以所用教材规定为准,本文不替代课堂教材与教师讲解。

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