双曲線の媒介変数表示と双曲線関数(高校数学の二次曲線)
双曲線 を媒介変数で書くには、 の代わりになる関係式が要ります。
移項すると 。右辺が 、左辺が引き算という形が、双曲線の式とそっくりです。
が に近づくと点は下へ、 に近づくと上へ飛んでいきます。この区間では なので 。右の枝だけを走ります。
枝が分かれる理由
の符号は の符号で決まります。
| なので 、右の枝 | |
| なので 、左の枝 |
では となり、 が定義できません。この値がちょうど つの枝の境目にあたります。
媒介変数の範囲を書き忘れると、どちらの枝か分からない答案になります。範囲を必ず添えます。
消去して確かめる
から 、 から 。
たしかに双曲線の式に戻りました。
上下に開く場合
右辺が の双曲線 では、 と の役割が入れ替わります。
代入すると で合います。上の枝と下の枝が の符号で分かれる点は同じです。
もう 1 つの書き方
を使わずに、指数関数で書く道もあります。
この と を、それぞれ双曲線余弦 、双曲線正弦 といいます。
が横、 が縦。点は右の枝だけをなぞります。 はつねに 以上なので、左の枝には届きません。
双曲線関数の性質
三角関数とよく似た関係が成り立ちます。
確かめてみます。、。引くと です。
の引き算版、という関係。名前に「双曲線」が付くのは、この式が双曲線の方程式そのものだからです。
三角関数との対応
。点 は単位円を回る。 は円の中心角にあたる。
。点 は双曲線 の右の枝を走る。 は角度ではない。
の意味が違う点に注意します。三角関数の は角度ですが、双曲線関数の は角度ではありません。原点と点で挟まれた領域の面積の 倍にあたる量です。
微分すると入れ替わる
を微分すると 。 を微分すると に戻ります。
三角関数では と符号が付きましたが、こちらは付きません。 回微分するともとに戻る点は共通です。
例で使う
, が表す曲線を求めます。
, を に入れます。
, の双曲線でした。 の範囲が なら右の枝だけです。
もう 1 つの例
, なら , を代入して
, の双曲線です。 なので 、右の枝だけを表しています。
懸垂線との違い
は、ひもの両端を持って垂らしたときの形にも現れます。 のグラフがそれで、懸垂線と呼ばれます。
放物線に似ていますが別の曲線です。 を展開すると で、 が小さいうちは に近い。だから見た目が放物線に寄ります。
双曲線の媒介変数としての と、グラフとしての は別の話です。同じ関数が つの顔を持っている、と見ておきます。













