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@@ -53,6 +53,60 @@
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基本初等函数包括:常数函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数。
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\subparagraph{反函数} \leavevmode \medskip
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反函数的求法:
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\begin{enumerate}
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\item 求值域。
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\item 求解。(用$y$表示$x$)
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\item 互换$xy$。
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\end{enumerate}
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已知$f(f^{-1}(x))=x$,$f^{-1}(f(x))=x$。为什么是这样?可以验算一下。
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已知$y=e^x$和$y=\ln x$是一对反函数,$y=\ln e^x=f^{-1}(f(x))=x$。
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\textbf{例题:}若函数$y=f(x)$的反函数为$y=f^{-1}(x)$,则求$y=f(2x-1)+1$的反函数的解析式。
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解:整理$y=f(2x-1)+1$,得到$f(2x-1)=y-1$,所以求反函数就是交换$xy$。
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这里将$2x-1$当作$x$,$y-1$当作$y$,所以得到反函数$2x-1=f^{-1}(y-1)$。
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所以得到$x=\dfrac{f^{-1}(y-1)+1}{2}$。
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所以交换表示方法其反函数就是$y=\dfrac{f^{-1}(x-1)+1}{2}$。
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\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1}{1-x^2}$($x<-1$),求$f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$。
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解:由于是反函数,所以$x$对应$y$,$y$对应$x$。
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求$f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$的值,对应反函数的$x=-\dfrac{1}{3}$,$y=f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$的值。
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即求原函数的$y=-\dfrac{1}{3}$,$x=f(-\dfrac{1}{3})$的值。
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所以$\dfrac{1}{1-x^2}=-\dfrac{1}{3}$求$x$的值。
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即$1-x^2=-3$,$x=\pm2$,又$x<-1$,则$x=-2$。
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\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1-2x}{1+x}$,函数$g(x)$的图像与函数$y=f^{-1}(x+1)$的图像关于$y=x$对称,求$g(5)$。
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解:由于函数$g(x)$的图像与函数$y=f^{-1}(x+1)$的图像关于$y=x$对称,所以$g(x)$与$f^{-1}(x+1)$也是反函数。
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所以要求$g(x)$,就要求$f^{-1}(x+1)$。
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$\because y=f^{-1}(x+1)$,$\therefore x+1=f(y)$,$x=f(y)-1$,即$y=f(x)-1$。
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$\therefore g(x)=y=f(x)-1$,$g(5)=f(5)-1=-\dfrac{5}{2}$。
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\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1}{2}(x^2+\sqrt{x+1})$($x\geqslant0$)的反函数为$f^{-1}(x)$,求不等式$f^{-1}(x+1)>3$的解集。
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解:当$x\geqslant0$时,$f(x)$明显是一个单调递增函数,所以根据反函数性质,其反函数在这个区间上增减性不变也是递增的。
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$f(0)=\dfrac{1}{2}$,即$f^{-1}(x)$在定义域$[\dfrac{1}{2},+\infty)$上也是递增函数。
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又$f^{-1}(x+1)>3$,对其求反函数:$f(f^{-1}(x+1))>f(3)$,即$x+1>f(3)$,且$x+1\geqslant\dfrac{1}{2}$,得出$x>\dfrac{9}{2}$。
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\subparagraph{常数函数} \leavevmode \medskip
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\begin{minipage}{0.35\linewidth}
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@@ -307,6 +361,8 @@ $\sec x=\dfrac{1}{\cos x},\csc x=\dfrac{1}{\sin x}$:
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\subparagraph{反三角函数} \leavevmode \medskip
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类似是三角函数的反函数,但是由于是个多值函数所以不是严格的函数。所以为了限制反三角函数为单值函数,将反三角函数的值限定在一个区间内,将其作为反三角函数的主值。
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\begin{minipage}{0.45\linewidth}
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反正弦函数:
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@@ -390,7 +446,7 @@ $\sec x=\dfrac{1}{\cos x},\csc x=\dfrac{1}{\sin x}$:
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\item 单调性:$y=\arctan x$单调增,$y=\textrm{arccot}\,x$单调减。
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\item 奇偶性:$y=\arctan x$为奇函数。
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\item 有界性:$\vert\arctan x\vert\leqslant\dfrac{\pi}{2}$,$0\leqslant\textrm{arccot}\,x\leqslant\pi$。
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\item 性质:$\arctan x+\textrm{arccot}\,x=\dfrac{\pi}{2}(-\infty<x<+\infty)$
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\item 性质:$\arctan x+\textrm{arccot}\,x=\dfrac{\pi}{2}(-\infty<x<+\infty)$;$\arctan x=\textrm{arccot}\,x\dfrac{1}{x}=\dfrac{\pi}{2}-\arctan x$。
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\end{enumerate}
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\subparagraph{初等函数} \leavevmode \medskip
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@@ -701,6 +757,57 @@ $x$为实数,不超过$x$的最大整数称为其整数部分$[x]$,其定义
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\end{minipage}
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\subsection{极坐标系图像}
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\subsubsection{极坐标系}
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\paragraph{极坐标定义} \leavevmode \medskip
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\begin{itemize}
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\item 极点:平面内的一个定点$O$。
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\item 极轴:自极点引出的射线$Ox$。
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\item 极坐标系:选定长度单位、角度单位与正方向(通常为逆时针)建立的坐标系。
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\item 极径:设$M$为屏幕一点,极点$O$与$M$的距离$\vert OM\vert$,记为$\rho$。
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\item 极角:以极轴$Ox$为始边,射线$OM$为终边的角$xOM$为$M$的极角,记为$\theta$。
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\item 极坐标:有序数对$\rho$、$\theta$为$M$的极坐标,记为$M(\rho,\theta)$。
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\end{itemize}
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\paragraph{极坐标系转换} \leavevmode \medskip
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设$M$为平面一点,直角坐标为$(x,y)$,极坐标$(\rho,\theta)$,其关系是:\medskip
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$\left\{\begin{array}{l}
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x=\rho\cos\theta \\
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y=\rho\sin\theta
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\end{array}\right.$,$\left\{\begin{array}{l}
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\rho^2=x^2+y^2 \\
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\tan\theta=\dfrac{y}{x}(x\neq0)
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\end{array}\right.$\medskip
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\paragraph{常用极坐标方程} \leavevmode \medskip
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直线的极坐标方程:
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\begin{itemize}
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\item 从极点$O$发出的一条射线:$\tan\theta=k$(由于$k$不知道符号所以不能直接转换为反三角函数)。
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\item 过点$(a,0)$且垂直于极轴的直线的极坐标方程:$\rho=a\sec\theta=\dfrac{a}{\cos\theta}$。
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\item 过点$\left(a,\dfrac{\pi}{2}\right)$且平行于极轴的直线的极坐标方程:$\rho=a\csc\theta=\dfrac{a}{\sin\theta}$。
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\end{itemize}
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圆的极坐标方程:
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\begin{itemize}
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\item 圆心为极点,半径为$r$的圆的极坐标方程:$\rho=r$。
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\item 圆心$O'(r,0)$,半径为$r$的圆的极坐标方程:$\rho=2r\cos\theta$。
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\item 圆心$O'\left(r,\dfrac{\pi}{2}\right)$,半径为$r$的圆的极坐标方程:$\rho=2r\sin\theta$。
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% \item 圆心$O'(\rho_0,0)$,半径为$r$的圆的极坐标方程:
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\end{itemize}
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抛物线的极坐标方程:
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\begin{itemize}
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\item $y=ax^2$的极坐标方程:$\rho=\dfrac{1}{a}\tan\theta\sec\theta$。
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\item $y^2=ax$的极坐标方程:$\rho=a\cot\theta\csc\theta$。
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\end{itemize}
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\subsubsection{描点法}
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\paragraph{心形线(外摆线)} \leavevmode \medskip
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@@ -932,6 +1039,8 @@ $\csc\alpha=\dfrac{1}{\sin\alpha},\sec\alpha=\dfrac{1}{\cos\alpha},\cot\alpha=\d
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$\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1,1+\tan^2\alpha=\sec^2\alpha,1+\cot^2\alpha=\csc^2\alpha$。
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$\cos^2\alpha=1-\sin^2\alpha=(1+\sin\alpha)(1-\sin\alpha)$,$\sin^2\alpha=1-\cos^2\alpha=(1+\cos\alpha)(1-\cos\alpha)$。
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\subsubsection{诱导公式}
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奇变偶不变,符号看象限。奇指前面添加的常数项是否为$\pi$的整数倍,是就需要改变函数,看象限指添加了常数后整体的符号看函数所在象限的符号。
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@@ -945,7 +1054,9 @@ $\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1,1+\tan^2\alpha=\sec^2\alpha,1+\cot^2\alpha=\csc^2\a
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\subsubsection{倍角公式}
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$\sin 2\alpha=2\sin\alpha\cos\alpha,\cos 2\alpha=\cos^2\alpha-\sin^2\alpha=1-2\sin^2\alpha=2\cos^2\alpha-1$。
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$\sin 2\alpha=2\sin\alpha\cos\alpha$,$\cos 2\alpha=\cos^2\alpha-\sin^2\alpha=(\sin\alpha+\cos\alpha)(\cos\alpha-\sin\alpha)=1-2\sin^2\alpha=2\cos^2\alpha-1$。
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$1+\sin2\alpha=(\sin\alpha+\cos\alpha)^2$,$1-\sin2\alpha=(\sin\alpha-\cos\alpha)^2$。
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$\sin 3\alpha=-4\sin^3\alpha_3\sin\alpha,\cos 3\alpha=4\cos^3\alpha-3\cos\alpha$。
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@@ -981,8 +1092,12 @@ $\sin\alpha+\sin\beta=2\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2},\s
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$\cos\alpha+\cos\beta=2\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2},\cos\alpha-\cos\beta=-2\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\sin\dfrac{\alpha-\beta}{2}$。
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推理和差化积公式:
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\subsubsection{万能公式}
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可以视为特殊的倍角公式,将单角变为半角。
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若$u=\tan\dfrac{x}{2}(-\pi<x<\pi)$,则$\sin x=\dfrac{2u}{1+u^2},\cos x=\dfrac{1-u^2}{1+u^2}$。
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\subsection{反三角函数}
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@@ -1035,6 +1150,18 @@ $\arcsin x+\arccos x=\dfrac{\pi}{2}$。证明需要分三种情况。
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当$x\in(-\infty,+\infty)$时,$\tan(\arctan x)=x$。
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\textbf{例题:}求$\arctan\dfrac{1}{2}+\arctan\dfrac{1}{3}$的值。
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解:由于求反正切函数不方便,所以转换为正切函数来求。
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令$\arctan\dfrac{1}{2}=\alpha$,$\arctan\dfrac{1}{3}=\beta$,所以$\tan\alpha=\dfrac{1}{2}$,$\tan\beta=\dfrac{1}{3}$。
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又由反正切函数的定义,$\alpha,\beta\in\left(-\dfrac{\pi}{2},\dfrac{\pi}{2}\right)$,$\alpha+\beta\in(-\pi,\pi)$。
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想求出$\alpha+\beta$就要利用和差公式:$\therefore\tan(\alpha+\beta)=\dfrac{\tan\alpha+\tan\beta}{1-\tan\alpha\tan\beta}=1$。
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即$\alpha+\beta=\dfrac{\pi}{4}=\arctan\dfrac{1}{2}+\arctan\dfrac{1}{3}$。
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\subsubsection{反余切函数}
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余切函数$y=\cot x$在主值区间$[0,\pi]$上的反函数就是反余切函数,记为$y=\textrm{arccot}\,x$或$y=\cot^{-1}x$。表示其区间上余切值等于$x$的一个角。
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@@ -1068,7 +1195,7 @@ $a^\alpha\cdot a^\beta=a^{\alpha+\beta},\dfrac{a^\alpha}{a^\beta}=a^{\alpha-\bet
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\item $\log_a\sqrt[n]{M}=\dfrac{1}{n}\log_aM$。
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\end{enumerate}
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所以以后多项相乘相除乘方开放都\textcolor{orange}{取对数}进行化简。
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所以以后多项相乘相除乘方开方都\textcolor{orange}{取对数}进行化简。
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对于分数相减的对数先\textcolor{orange}{通分}再进行对数减法。
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