介绍两个三角函数的单调性和凸凹性质

吉禄学阁课程 2024-05-07 18:39:26
介绍两个三角函数的单调性和凸凹性质

主题之一:导数解析反正切函数y=1/sin(14x+26)的性质及其图像

主要内容:

本文主要介绍函数y=1/sin(14x+26)的定义域、单调性、凸凹性等性质,并解析函数的单调区间和凸凹区间。

※.函数定义域

根据函数特征,函数自变量x在分母,则有sin(14x+26)≠0,此时有:

14x+26≠kπ,k∈Z,即x≠(kπ-26)/14,

所以函数的定义域为:{x|x≠(kπ-26)/14 ,k∈Z。}

※.函数单调性

根据正弦函数的单调性,可知其取倒数的函数单调性。

对于函数y=sin(14x+26)的单调性及单调区间为:

(1)单调增区间

2kπ-π/2≤14x+26≤2kπ+π/2,

2kπ-π/2-26≤14x≤2kπ+π/2-26

(4k-1)π/28-13/7≤x≤(4k+1)π/28-13/7。

(2)单调减区间

2kπ+π/2≤14x+26≤2kπ+3π/2,

2kπ+π/2-26≤14x≤2kπ+3π/2-26

(4k+1)π/28-13/7≤x≤(4k+3)π/28-13/7,

由此可知,函数的单调性如下:

(1)函数的减区间为:(4k-1)π/28-13/7≤x≤(4k+1)π/28-13/7,

(2)函数的增区间为:(4k+1)π/28-13/7≤x≤(4k+3)π/28-13/7。

※.函数的凸凹性

用导数知识来解析函数的凸凹性

dy/dx=-14cos(14x+26)/sin^2(14x+26),继续求导有:

d^2y/dx^2=-14[-14sin(14x+26)sin^2(14x+26)-14cos(14x+26)*2sin(14x+26)cos(14x+26)]/sin^4(14x+26)],

=14^2[sin(14x+26)sin^2(14x+26)+cos(14x+26)*2sin(14x+26)cos(14x+26)]/sin^4(14x+26)],

=14^2[sin^2(14x+26)+cos(14x+26)*2cos(14x+26)]/sin^3(14x+26)],

=14^2*[1+cos^2(14x+26)]/sin^3(14x+26),

此时函数的凸凹性如下:

(1)当>0时,d^2y/dx^2>0,此时函数为凹函数,即:

2kπ<14x+26<2kπ+π,

2kπ-26<14x<2kπ+π-26

2kπ/14-13/7<x<(2k+1)π/14-13/7,

(2)当<0时,d^2y/dx^2<0,此时函数为凸函数,即:

2kπ+π<14x+26<2kπ+2π,

2kπ+π-26<14x<2kπ+2π-26

(2k+1)π/14-13/7<x<(2k+2)π/14-13/7。

主题之二:正弦与对数的复合函数y=ln(105+73sinx)的单调凸凹性质归纳

主要内容:

本文主要介绍三角与对数的复合函数y=ln(105+73sinx)的定义域、单调性和凸凹性,并用导数知识解析函数的单调区间和凸凹区间。

※.函数定义域:

因为-1≤sinx≤1,

所以-73≤73sinx≤73,则有:

0<32=105-73≤105+73sinx≤73+105=178,

则函数y=ln(105+73sinx)的真数部分为正数,符合定义要求,所以该函数的定义域为全体实数,即定义域为:(-∞,+∞)。

※.函数单调性:

由导数的知识来求解和判断。

∵y=ln(105+73sinx),

∴dy/dx=73cosx/(105+73sinx),

令dy/dx=0,则cosx=0,此时x=kπ+π/2,k∈Z.

函数的单调性为:

(1)当cosx>0,即x∈[2kπ-π/2,2kπ+π/2]时,dy/dx>0,此时函数为增函数;

(2)当cosx<0,即x∈[2kπ+π/2,2kπ+3π/2]时,dy/dx<0,此时函数为减函数。

※.函数凸凹性:

因为dy/dx=bcosx/(105+73sinx),

所以d^2y/dx^2

=73 [-sinx(105+73sinx)-73cosxcosx]/(105+73sinx)^2,

=-73(105sinx+73sin^2x+73cos^2x)/(105+73sinx)^2

=-73(105sinx+73)/(105+73sinx)^2.

(1)当-(105sinx+73)≥0时,即105sinx+73≤0,则:

[2kπ+π+arctan(73/105),2kπ+2π-arctan(73/105)],此时d^2y/dx^2≥0,函数为凹函数,该区间为函数的凹区间。

(2)当-(105sinx+73)<0时,即105sinx+73>0,则:

[2kπ-arctan(73/105),2kπ+π+arctan(73/105)],此时d^2y/dx^2<0,函数为凸函数,该区间为函数的凸区间。

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