【微分積分】2-3-4 双曲線関数|要点まとめ
このページでは、大学数学・微分積分で登場する「双曲線関数」について、定義と性質をわかりやすくまとめています。双曲線関数の基本公式や三角関数との関係、微分・積分への応用も整理し、大学数学の基礎理解を深めたい方に役立ちます。
双曲線関数の基本性質
【双曲線関数】
実数\(x\)に対して
(1)\(\displaystyle \sinh x=\frac{e^x-e^{-x}}{2}\)
(2)\(\displaystyle \cosh x=\frac{e^x+e^{-x}}{2}\)
(3)\(\displaystyle \tanh x=\frac{e^x-e^{-x}}{e^x+e^{-x}}\)
で表し、これらを双曲線関数という。
\(\sinh x\)、\(\cosh x\)、\(\tanh x\)はそれぞれ双曲線正弦(ハイパボリックサイン)、双曲線余弦(ハイパボリックコサイン)、双曲線正接(ハイパボリックタンジェント)という。
【双曲線関数の基本公式】
(1)\(\cosh^2x-\sinh^2x=1\)
(2)\(\displaystyle \tanh x=\frac{\sinh x}{\cosh x}\)
(3)\(\sinh(x\pm y)=\sinh x\cosh y\pm\cosh x\sinh y\)
(4)\(\cosh(x\pm y)=\cosh x\cosh y\pm\sinh x\sinh y\)
(5)\(\displaystyle \lim_{x\to\infty}\tanh x=1\)
(6)\(\displaystyle \lim_{x\to-\infty}\tanh x=-1\)
【例題】次の値を求めなさい。
\(\displaystyle =\frac{2-\frac{1}{2}}{2}\)
\(\displaystyle =\frac{3}{4}\)
\(\displaystyle =\frac{(\sqrt{5}-2)-\frac{1}{\sqrt{5}-2}}{(\sqrt{5}-2)+\frac{1}{\sqrt{5}-2}}\)
\(\displaystyle =\frac{(\sqrt{5}-2)-(\sqrt{5}+2)}{(\sqrt{5}-2)+(\sqrt{5}+2)}\)
\(\displaystyle =-\frac{2}{\sqrt{5}}\)