y=arcsinx 逆正弦 y=arcsinx
arcsinx(逆正弦、アークサイン)は、正弦関数 sin の逆関数です1。sin は周期関数なので全区間では一対一になりません。そこで単調に増加する区間 [−2π,2π] に制限し、その逆関数(主値)を arcsin と定めます。
定義
y=arcsinx は、次の 2 つを同時に満たす y です。
- siny=x
- −2π≤y≤2π
定義域と値域
定義域は区間 [−1,1] です。sin の値が −1 から 1 までしかとらないためです。値域は区間 [−2π,2π] になります。
対称性と増減
arcsin(−x)=−arcsinx が成り立つ奇関数で、グラフは原点対称です。導関数は次のとおりです。
dxdarcsinx=1−x21(−1<x<1) つねに正なので、定義域全体で単調に増加します。
特徴的な値
| x | arcsinx |
|---|
| −1 | −2π |
| 0 | 0 |
| 21 | 6π |
| 22 | 4π |
| 23 | 3π |
| 1 | 2π |
端点での接線
両端 x=±1 では導関数の分母が 0 に近づくため傾きが限りなく大きくなり、接線は垂直になります。もとの sin が x=±2π で水平な接線をもつことが、逆関数では垂直な接線として現れます。原点付近では arcsinx≈x です。
逆余弦との関係
arcsinx+arccosx=2π つまり両者を足すとつねに直角になります。arcsin が増える分だけ arccos が減るので、和は動きません。
級数展開
原点のまわりの展開は次のようになり、区間 [−1,1] で収束します。
arcsinx=x+6x3+403x5+⋯ 応用
- 正弦の値から角度を求める逆問題
- 単振動や波動の位相の計算
- 三角形の解法(正弦定理から角を求める)
- 積分 ∫1−x2dx=arcsinx+C
- Inverse trigonometric functions、Wikipedia