arccosx的数学表达式是什么?

arccosx等于什么

arccosx是一个符号,它指向的是余弦值等于x的那个特定区间内的角。这个“特定区间”是关键——为了让反余弦函数有唯一,我们把角的范围限定在[0, π]也就是0到180度之间。换句话说,如果存在一个角θ,满足cosθ = x,且θ在0到π之间,那么arccosx就等于这个θ。

先回到余弦函数本身。y=cosx的定义域是全体实数,值域是[-1, 1],但它在整个定义域上不是单调函数——比如cos0=1,cos2π=1,cos(-2π)=1,同一个x对应穷多个θ。要定义反函数,必须让原函数“一对一”,所以我们截取cosx在[0, π]上的部分:这一段里,cosx从1单调递减到-1,每个x∈[-1, 1]都对应唯一的θ∈[0, π]。arccosx就是这个单调区间的逆运算。

举个例子:当x=1/2时,cos(π/3)=1/2,而π/3正好在[0, π]里,所以arccos(1/2)=π/3;当x=-1时,cosπ=-1,π也在[0, π]里,所以arccos(-1)=π;当x=0时,cos(π/2)=0,π/2在区间内,所以arccos0=π/2。再比如x=√2/2,对应的角是π/4,因为cos(π/4)=√2/2,且π/4∈[0, π],所以arccos(√2/2)=π/4。

反过来,如果我们取一个不在[0, π]里的角,比如3π/2270度,cos(3π/2)=0,但arccos0不会等于3π/2——因为3π/2超过了[0, π]的范围,反余弦函数只认这个区间内的唯一,所以arccos0只能是π/2。这就是arccosx的“唯一性”:不管原余弦函数有多少个,arccosx只取[0, π]里的那个。

再看arccosx和cosx的关系:对于x∈[-1, 1],cos(arccosx)=x——这是反函数的基本性质,把arccosx代入cos,结果就是原来的x;而对于θ∈[0, π],arccos(cosθ)=θ——只有当θ在这个区间内时,反余弦函数才会返回原来的角。如果θ不在[0, π],比如θ=5π/4225度,cos(5π/4)=-√2/2,但arccos(-√2/2)=3π/4135度——因为3π/4是[0, π]里余弦值等于-√2/2的角,而5π/4不在这个区间内,所以反余弦函数会“调整”到[0, π]里的。

从几何意义上看,arccosx对应单位圆上的点(x, y):x是点的横坐标,arccosx就是从x轴正方向到这个点的夹角,范围在0到π之间。比如x=0时,点在(0,1)或(0,-1),但arccos0=π/2——因为0到π之间的夹角只能是π/290度,对应点(0,1);x=-1时,点在(-1,0),夹角是π180度;x=1时,点在(1,0),夹角是0。

说到底,arccosx的本质就是一个“翻译”:把余弦值x转换成0到π之间的唯一角。它不复杂,只是要记住两个核心:一是x必须在[-1,1]之间因为余弦值只能到-1到1,二是结果必须在[0,π]之间因为这是反余弦函数的“专属区间”。

来说,arccosx等于——余弦值为x且在[0, π]区间内的唯一角。这就是arccosx的全部含义。

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