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2.9.3 有关双曲函数的重要公式

双曲函数之间存在着与三角函数之间类似的关系, 利用双曲函数的定义可以直接证明接下来的公式成立. 另外,由 (2.199)(2.206) ,考虑到当自变量为复数时这些函数的定义和关系, 可以利用已知的三角函数公式计算它们.

2.9.3.1 单变量双曲函数

(2.172)cosh2xsinh2x=1,(2.173)coth2xcsch2x=1,(2.174)sech2x+tanh2x=1,(2.175)tanhxcothx=1,(2.176)sinhxcoshx=tanhx(2.177)coshxsinhx=cothx

2.9.3.2 某一双曲函数用具有相同自变量的另一个双曲函数的 表示

相应公式见表 2.7.

2.7x>0 时,具有相同自变量的两双曲函数间的关系

sinhx

coshx

tanhx

cothx

sinhx

cosh2x1

tanhx1tanh2x

1coth2x1

coshx

sinh2x+1

11tanh2x

cothxcoth2x1

tanhx

sinhxsinh2x+1

cosh2x1coshx

1cothx

cothx

sinh2x+1sinhx

coshxcosh2x1

1tanhx

2.9.3.3 负角公式

(2.178)sinh(x)=sinhx,(2.179)tanh(x)=tanhx,(2.180)cosh(x)=coshx,(2.181)coth(x)=cothx.

2.9.3.4 两自变量和与差的双曲函数 (加法定理)

(2.182)sinh(x±y)=sinhxcoshy±coshxsinhy,(2.183)cosh(x±y)=coshxcoshy±sinhxsinhy,(2.184)tanh(x±y)=tanhx±tanhy1±tanhxtanhy,(2.185)coth(x±y)=1±cothxcothycothx±cothy.

2.9.3.5 倍角的双曲函数

(2.186)sinh2x=2sinhxcoshx,(2.187)cosh2x=sinh2x+cosh2x,(2.188)tanh2x=2tanhx1+tanh2x,(2.189)coth2x=1+coth2x2cothx.

2.9.3.6 双曲函数的棣莫弗公式

(2.190)(coshx±sinhx)n=(e±x)n=e±nx=coshnx±sinhnx.

2.9.3.7 半角的双曲函数

(2.191)sinhx2=±12(coshx1),(2.192)coshx2=12(coshx+1),

x>0 时,(2.191) 中平方根的符号为正; 当 x<0 时,符号为负.

(2.193)tanhx2=coshx1sinhx=sinhxcoshx+1,(2.194)cothx2=sinhxcoshx1=coshx+1sinhx.

2.9.3.8 双曲函数的和与差

(2.195)sinhx±sinhy=2sinhx±y2coshxy2,(2.196)coshx+coshy=2coshx+y2coshxy2,(2.197)coshxcoshy=2sinhx+y2sinhxy2,(2.198)tanhx±tanhy=sinh(x±y)coshxcoshy.

2.9.3.9 复角 z 的双曲函数与三角函数间的关系

(2.199)sinz=isinhiz,(2.200)cosz=coshiz(2.201)tanz=itanhiz,(2.202)cotz=icothiz(2.203)sinhz=isiniz,(2.204)coshz=cosiz(2.205)tanhz=itaniz,(2.206)cothz=icotiz.

通过把 sinα 代换成 isinhx ,把 cosα 代换成 coshx ,利用相应的三角函数关系,可以得到关于 xax 但不能得到 ax+b 的双曲函数间的关系.

A: cos2α+sin2α=1,cosh2x+i2sinh2x=1cosh2xsinh2x=1 .

B: sin2α=2sinαcosα,isinh2x=2isinhxcoshx

sinh2x=2sinhxcoshx.

version 1.24.0