正切函数的反函数、正切函数的反函数的值域 收藏 0

借力打力求导数，如果一个函数不好求导，不妨先求它反函数的导数

本篇是上一篇文章

的延续阅读。

在对幂函数y=x^μ求导时，我们用到了以自然常数e为底数的对数函数y=ln x的求导结果（ln x）\’=1/x。那么，它的求导过程是怎么样的呢？我们一起来了解一下。

对数函数y=log(a)x直接求导是很难实现的，因为[log(a)（x+h)-log(a)x]没法继续合并或分解。但前文中，我们已经求得了指数函数y=a^x的导数，(a^x)\’=a^x*ln a。既然两者互为正反函数，我们据此，来推导一下它们的导数之间的关系。

值得注意的一点是，对数函数y=log(a)x和指数函数y=a^x互为正反函数，是从它们的函数法则上讲的。对于反函数y=log(a)x或f(x)=log(a)x，它的正函数（或直接函数）表达式应为：x=a^y或g(y)=a^y。

设存在一个直接函数（或正函数）x=g(y)（导数已知），它的反函数为y=f(x)。

直接函数（或正函数）x=g(y)的导数g\'(y)=△x/△y，而反函数y=f(x)的导数f\'(x)=△y/△x。所以有f\'(x)=1/g\'(y)。也就是说，正反函数的导数互为倒数。

导数是需要极限运算的，上式中的g\'(y)和f\'(x)略去了极限字符lim，但这不影响两者的互为倒数关系。

我们先对直接函数g(y)=a^y求导，得：g\'(y)=a^y*ln a。

那么，反函数f(x)=log(a)x的导数f\'(x)=1/（a^y*ln a）。再把x=a^y代入上式，得：f\'(x)=1/（x*ln a），记作(log(a)x)\’=1/（x*ln a）。取a=e时，（ln x）\’=1/x。

比较常见的正反函数还有三角函数和反三角函数。

我们以正弦函数和正切函数为例，来推导一下它们的反函数的导数。

先给出正弦函数y=sin x的导数f\'(x)=cos x，正切函数y=tg x的导数f\'(x)=sec^2 x。在后面的文章里我们会再作推导，欢迎关注阅读。

1、设正弦函数x=sin y为直接函数，它的反函数为反正弦函数y=arc sin x。略过对定义域的讨论，我们直接推导：

(arc sin x)\’=1/(sin y)\’=1/cos y。接下来，我们把余弦cos y转换成正弦sin y，并进一步转换成x。

因为，cos y=√(1-sin^2y)=√(1-x^2)，所以有，(arc sin x)\’=√(1-x^2)。

2、设正切函数x=tg y为直接函数，它的反函数为反正切函数y=arc tg x。略过对定义域的讨论，我们直接推导：

(arc tg x)\’=1/(tg y)\’=1/sec^2 y。接下来，我们把正割sec y转换成正切tg y，并进一步转换成x。

因为，sec^2 y=1+tg^2 y=1+x^2，所以有，(arc tg x)\’=1+x^2。

看到此处，有的小伙伴可能会产生一些困惑：怎么一会y，一会x的，闹哪样啊？

对于反函数y=f(x)，x是自变量，y是因变量；而对于直接函数（或正函数）x=g(y)，y是自变量，x是因变量。但在计算过程中，自变量和因变量的身份已经不重要了，重要的是x与y之间的函数法则不变。

比如，上面的等式(arc sin x)\’=1/cos y，我们用y\’来替代f\'(x)，即y\’=f\'(x)=(arc sin x)\’。可以得到一个新的等式：y\’=1/cos y。等式里已经看不到自变量x，但这样的表达式也是成立的，因为它已经是一个微分方程了。

无论原函数还是导函数，我们都可以把它看作是一个方程式。式中，无论x、y、x\’、y\’、dy、 dx，都是可以同时存在的，只要它们遵循正确的函数法则。

而我们要做的，是把它们转换成我们需要的样子。

教师资格考试的一道试题，利用定积分计算平面图形的面积

教师资格证考试(高中数学)的一道试题，利用定积分计算平面图形的面积，解法参考以及知识拓展。

一，请看题。

定积分在几何上的运用之一，利用定积分计算平面图形的面积。这道题看着简单，但拓展开来，知识点很多。

二，解法参考。

三，以上解题运用到多个知识点。

怎样计算定积分？微积分基本公式，也叫做牛顿-莱布尼茨公式。

计算过程，需要求出函数的原函数，反三角函数的原函数怎么求？这又涉及分部积分法，反函数的求导法则，基本的积分公式。从解一道题，可以串起一串知识点。

积分运算是微分运算的逆运算，可以从导数公式得到相应的积分公式。

四，正切函数的反函数。

解上面试题时，总得知道反正切函数的图象吧。直接函数与反函数的图象关于直线y=x对称。

五，反函数的求导法则。

反函数的导数等于直接函数导数的倒数。

六，求函数y=arctanx的导函数。

反函数你了解多少？看到这道题基本都放弃了

大家对反函数的第一印象可能就是，自变量和因变量互换位置，函数与反函数关于y=x对称。但是大家常常容易忽略一些问题，比如，什么函数存在反函数？三角函数和反三角函数有什么关系？反函数性质在考研中如何用？

由于反函数在考研中不是重点，因此，反函数的含义和性质往往会成为大家容易忽视的一点，这对想要考高分的同学来说，不是一件好事。

什么函数存在反函数？

是不是任何一个函数都存在反函数呢？

不是，存在反函数的充要条件是x与y一一对应。也就是说x取一个具体的数值时，有且仅有一个y值对应；y取一个具体的数值时，有且仅有一个x值对应。如下图，x取1时，y只取一个数字12，y取12时，x也只能取一个数字1。这就是一一对应关系。

事实上，我们接触更多的是连续函数，而不是离散函数或者分段的不连续的函数。

连续函数存在反函数的充要条件是函数在定义域内严格单调。我们可以通过以下几幅图来理解下连续函数存在反函数的充要条件。

图（A）中函数f(x)是先递增后递减，不是严格单调，因此不存在反函数。从图像上可以明显看到，对于y的某些取值，x的可能取值有两个，说明图（A）中x与y不是一一对应的，自然也就不存在反函数。

图（B）的函数f(x)严格单调递增，因此存在反函数。从图像上也可以清晰看到，对于y的每一个取值，x只有一个值对应；同样，对于x的每一个取值，y只有一个值对应，故图（B）存在反函数。

图（C）的函数是递减函数，但不是严格递减，因此不存在反函数。

连续函数存在反函数的充要条件其实质就是从函数存在反函数的充要条件中推理得出来的。可以结合图形记忆连续函数存在反函数的充要条件。

三角函数与反三角函数的关系

反三角函数，简单点说，就是三角函数的反函数。但其实更具体地、更准确地说法是，反三角函数是三角函数定义在一段单调区间内的反函数。这说明考虑三角函数的反三角函数，必须是在三角函数的一段单调区间内进行。

下面以正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数为例进行说明。

前文说过，连续函数存在反函数的充要条件是函数在定义域内严格单调。从三角函数的图形上看，没有哪个函数在定义域内是严格单调的，但是若将各三角函数缩小到某个区间，三角函数在该区间内就是严格单调的，那么在这个区间内我们就可以定义反三角函数了。

正弦函数sinx在区间[-П/2,П/2]内存在反函数，并记为反正弦函数arcsinx。

余弦函数cosx在区间[0,П]存在反函数，并记为反余弦函数arccosx。

正切函数tanx在区间[-П/2,П/2]存在反函数，并记为反正切函数arctanx。

余切函数cotx在区间[0,П]存在反函数，并记为反余切函数arccotx。

通过上图的对比可以发现，函数的定义域就是其反函数的值域，函数的值域就是其反函数的定义域。一定要牢记上方三角函数在哪个区间内定义的反三角函数关系表，这对今后的做题很有帮助。

3.反函数重要考点

在考研中，我们需要注意反函数的两个公式和一条性质。

两个公式就是反函数的一阶导数和二阶导数公式，其导数公式内容和推导过程如下所示。

反函数的另外一条性质也很重要但经常被大家忽略。

反函数这条性质说明，对自变量x连续施加运算法则f和反函数运算法则φ,得到的结果是本身。

大家可以仔细品味下这条性质是如何来的。然后看看下面这道题，你会做么？

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