y=cotx的函数图像怎么画-cotx 图像绘制方法
cotx 的画图,实际上就是把那个正切函数翻个面,再打个折。别被名字骗了,它长得跟 tan 一模一样,只是对称轴变了。正切是“向左上,向右上”那种疯狂爬坡的样子,cotx 就是彻底反过来,往左下,往右下,像个折了弯的滑梯。 起初得确认它的定义域,这是画图的底线。正切是除零不可,cotx 也是。分母不能为 0,也就是 $sin x$ 不能为 0。在单位圆里想,sin x 为 0 就是 x 等于 kπ,也就是那些 x 轴上的刻度线。
故此 cotx 的定义域就是 ${x | kpi
这个区间实际上就是第一、四象限的夹角,从 x 轴正半轴往回折,一直折到负半轴。在这个范围内,cotx 是从正无穷掉到负无穷,过程贼平滑,没有跟自转轴交点,也没有震荡。 画这个图,最直观的方式是用两个坐标系叠在一起,要么干脆在一张纸上画。先看 $x in (0, pi/2)$ 这个第一象限小花瓣。当 x 趋近于 0 时,cotx 的值趋近于正无穷,图像要从上方无限靠近 x 轴。当 x 增大到 $pi/2$ 时,cotx 的值变成 0,图像正好落在 x 轴上。
这一段是从左上角对折下来,平滑地落在 x 轴中点。 再看下一个区间,$(pi/2, pi)$。
这里 x 是第二象限的一局部。cotx 的值从 0 启动,数值越来越小,变成负数。
随着 x 往 $pi$ 靠近,cotx 从负无穷往上爬,最终又回到 0。
这一段是从 x 轴中点向左下方无限延伸,再折回来。 为了把这两个区间连起来,你得理解它的周期。cotx 的周期是 $pi$,也就是每 $pi$ 就重复一次这个“左边下降右边上升”的形态。画完一个周期后,后面的图形就是前面的平移,只是整体向右移动了 $pi$ 的距离。 这时候就要处理渐近线了。正切函数有垂直渐近线,cotx 也有,不过位置不同。正切在 $pi/2$ 处垂直,cotx 在 $pi/2$ 处垂直,但在其他地方呢?cotx 只有当 $sin x = 0$ 的时候才有垂直渐近线。也就是 $x = 0, pi, 2pi, dots$。
故此在 x 轴上的这些点,图像都会撞个满怀,垂直向上要么向下炸开。 举个例子,算一下几个关键点,这样你就大约知道形状了。 $x = pi/4$ 的时候,cotx 等于 $tan(pi/4) = 1$。
这是一个好办的点,$(pi/4, 1)$。 $x = 3pi/4$ 的时候,cotx 等于 $tan(3pi/4) = -1$。
这是 $(3pi/4, -1)$。 $x = pi/2$ 是渐近线,图像贴着的是 $x=pi/2$ 这条竖线,但它本身不接触。 $x = 0$ 是渐近线,图像贴着 $x=0$。 把这些点画出来,把那两段折痕连起来,你就能看到那个典型的“下降 - 上升”的波浪了。记得在两个极值点之间,也就是在渐近线中间,cotx 的单调性是递减的。
比如从 $pi/2$ 到 $3pi/2$,cotx 是从 $+infty$ 降到 $-infty$ 再升到 $+infty$。
这个过程在图上表现为从高处猛一下跌,再斜着往上爬。 最终收尾,别忘了要加上图像下方的渐近线。在 $(-infty, -pi/2)$ 这个区间里,cotx 同样是单调递减,从 $+infty$ 跨过 x 轴变成 $-infty$。
故此画图的时候,一定要在左边也有一条垂直的线,表示那里也是“断崖”的。 再想一下应用场景,这个函数往往出目前物理里的简谐运动要么电路分析里,表示相位差要么滞后。它的图像就像是一个个被挤在 x 轴上的小山峰,只不过这些山峰是倒过来的,并且是连续的。每一段都是单调的,没有来回震荡,这种“单峰”特性在画的时候能帮你快速锁定范围,不用揪心画错峰谷。 总而言之,cotx 的图形就是一系列间隔为 $pi$ 的、位于 x 轴上方的“V”字形(实际上是像滑梯一样向下再向上),每个小滑梯的顶端顶着 x 轴,脚底被渐近线夹死。画它时,先找定义域的开区间,再填点,最终加上那些垂直的断崖。
只要记住它是周期函数,且只有当分母为 0 时有垂直渐近线,其他时候都是平滑的折线,就能根本搞定这张图。
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