y=arccscxy = \operatorname{arccsc} x

逆余割 y=arccscxy = \operatorname{arccsc} x

arccscx\operatorname{arccsc} x(逆余割)は、余割 cscx=1sinx\csc x = \dfrac{1}{\sin x} の逆関数です1arcsin\arcsin に合わせて値域を [π2,π2]\left[-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right] にとるのがふつうで、arcsec\operatorname{arcsec} と対をなします。

定義と閉形式

cscy=x\csc y = xsiny=1x\sin y = \dfrac{1}{x} と同じですから、次のように書けます。

arccscx=arcsin1x\operatorname{arccsc} x = \arcsin\frac{1}{x}

arcsin\arcsin の定義域が [1,1][-1, 1] なので、x1|x| \geq 1 が定義域になります。

定義域と値域

  • 定義域は x1x \leq -1 または x1x \geq 1
  • 値域は [π2,π2]\left[-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right] から 00 を除いたもの
  • x=1x = 1 のとき y=π2y = \dfrac{\pi}{2}x=1x = -1 のとき y=π2y = -\dfrac{\pi}{2}

00 をとるには 1x=0\dfrac{1}{x} = 0 が必要なので、そこには届きません。

対称性と漸近線

arcsin\arcsin が奇関数で 1x\dfrac{1}{x} も奇関数なので、合成したこの関数も奇関数です。グラフは原点に関して点対称ですが、原点そのものは定義域の外にあります。

x±x \to \pm\inftyy0y \to 0 となるため xx 軸が水平漸近線で、右の枝は上から、左の枝は下から近づきます。値 00 は決してとらないので、二つの枝が xx 軸を挟んだまま伸びていく形になります。

特徴的な値

xx1x\dfrac{1}{x}arccscx\operatorname{arccsc} x
1-11-1π2-\dfrac{\pi}{2}
2-212-\dfrac{1}{2}π6-\dfrac{\pi}{6}
2\sqrt{2}22\dfrac{\sqrt{2}}{2}π4\dfrac{\pi}{4}
2212\dfrac{1}{2}π6\dfrac{\pi}{6}
1111π2\dfrac{\pi}{2}

増減と接線

導関数は次のとおりです。

ddxarccscx=1xx21\frac{d}{dx}\operatorname{arccsc} x = -\frac{1}{|x|\sqrt{x^{2}-1}}

定義域上つねに負ですから、どちらの枝でも単調に減少します。arcsec\operatorname{arcsec} の導関数と符号だけが違い、これは arccos\arccosarcsin\arcsin の関係がそのまま移ったものです。x1|x| \to 1 では導関数が発散するので、端点 (1,π2)\left(1, \dfrac{\pi}{2}\right)(1,π2)\left(-1, -\dfrac{\pi}{2}\right) での接線は垂直になります。

逆正割との関係

arcsecx+arccscx=π2\operatorname{arcsec} x + \operatorname{arccsc} x = \frac{\pi}{2}

arccosu+arcsinu=π2\arccos u + \arcsin u = \dfrac{\pi}{2}u=1xu = \dfrac{1}{x} を代入した形です。したがって arcsec\operatorname{arcsec} が下から π2\dfrac{\pi}{2} に近づくところで arccsc\operatorname{arccsc} は上から 00 に近づき、二つのグラフは直線 y=π4y = \dfrac{\pi}{4} に関して折り返しの関係にあります。

逆三角関数の全体像

これで逆三角関数は六つが出そろいます。もとの三角関数の値域が、そのまま逆関数の定義域へ移ってきています。

関数定義域値域
arcsinx\arcsin x[1,1][-1, 1][π2,π2]\left[-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right]
arccosx\arccos x[1,1][-1, 1][0,π][0, \pi]
arctanx\arctan x実数全体(π2,π2)\left(-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right)
arccotx\operatorname{arccot} x実数全体(0,π)(0, \pi)
arcsecx\operatorname{arcsec} xx1|x| \geq 1[0,π][0, \pi] から π2\dfrac{\pi}{2} を除く
arccscx\operatorname{arccsc} xx1|x| \geq 1[π2,π2]\left[-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right] から 00 を除く

このうち主値の取り方が流儀によって割れるのは arccot\operatorname{arccot} だけで、残りの五つは広く合意があります。

  1. Inverse trigonometric functions、Wikipedia