Кол-во функций:

Как построить график арктангенса и арккотангенса

Арктангенс: график, свойства и формулы функции y = arctg(x)

Арктангенс — обратная тригонометрическая функция к тангенсу. Она возвращает угол, тангенс которого равен заданному числу. Общая формула:

$$y = \arctan(x), \quad \text{где} \quad \tan(y) = x$$

График арктангенса — гладкая S-образная кривая, монотонно возрастающая на всей числовой прямой. Функция нечётная: \(\arctan(-x) = -\arctan(x)\). Значения ограничены двумя горизонтальными асимптотами \(y = -\frac{\pi}{2}\) и \(y = \frac{\pi}{2}\), которые никогда не достигаются. Арктангенс широко применяется в навигации, обработке сигналов, компьютерной графике и при вычислении углов по координатам.

Значение переменных в формуле y = arctg(x)

ПеременнаяОписание
xАргумент функции — любое действительное число от −∞ до +∞. Это значение тангенса искомого угла.
yЗначение арктангенса — угол в радианах, лежащий строго в интервале (−π/2; π/2).

Область определения арктангенса

Арктангенс определён для всех действительных чисел без каких-либо исключений:

$$D(y) = (-\infty;\;+\infty) = \mathbb{R}$$

Область значений арктангенса

Значения арктангенса ограничены открытым интервалом между двумя горизонтальными асимптотами:

$$E(y) = \left(-\frac{\pi}{2};\;\frac{\pi}{2}\right)$$

Граничные значения \(\pm\frac{\pi}{2}\) являются асимптотами и никогда не достигаются функцией.

Максимум и минимум функции арктангенс

Арктангенс не имеет ни максимума, ни минимума, поскольку строго монотонно возрастает на всей области определения. Функция ограничена, но граничные значения не достигаются:

$$\lim_{x \to +\infty} \arctan(x) = \frac{\pi}{2}, \qquad \lim_{x \to -\infty} \arctan(x) = -\frac{\pi}{2}$$

Супремум равен π/2, инфимум равен −π/2 — оба не принадлежат области значений.

Производная арктангенса

Производная арктангенса — одна из классических формул дифференцирования, часто встречающаяся в задачах на интегрирование:

$$\left(\arctan(x)\right)’ = \frac{1}{1 + x^{2}}$$

Производная всегда положительна, что подтверждает монотонное возрастание. Максимальное значение производной равно 1 и достигается при \(x = 0\).

Первообразная (интеграл) арктангенса

Интеграл от арктангенса берётся методом интегрирования по частям:

$$\int \arctan(x)\,dx = x \cdot \arctan(x) – \frac{1}{2}\ln\!\left(1 + x^{2}\right) + C$$

Здесь C — произвольная постоянная интегрирования.

Таблица значений функции y = arctg(x)

Значения арктангенса для характерных аргументов. Все результаты даны в радианах.

xarctg(x) (точное)arctg(x) (приближённое)
−100≈ −π/2≈ −1.561
−10≈ −1.471
−√3−π/3≈ −1.047
−1−π/4≈ −0.785
−1/√3−π/6≈ −0.524
000
1/√3π/6≈ 0.524
1π/4≈ 0.785
√3π/3≈ 1.047
10≈ 1.471
100≈ π/2≈ 1.561

Арккотангенс: график, свойства и формулы функции y = arcctg(x)

Арккотангенс — обратная тригонометрическая функция к котангенсу. Она возвращает угол, котангенс которого равен заданному числу. Общая формула:

$$y = \operatorname{arccot}(x), \quad \text{где} \quad \cot(y) = x$$

График арккотангенса — гладкая монотонно убывающая кривая, расположенная целиком в горизонтальной полосе между двумя асимптотами \(y = 0\) и \(y = \pi\). В отличие от арктангенса, арккотангенс не является нечётной функцией. Он применяется в теории комплексных чисел, электротехнике и задачах, где требуется определить угол по отношению катетов.

Значение переменных в формуле y = arcctg(x)

ПеременнаяОписание
xАргумент функции — любое действительное число от −∞ до +∞. Это значение котангенса искомого угла.
yЗначение арккотангенса — угол в радианах, лежащий строго в интервале (0; π).

Область определения арккотангенса

Арккотангенс, как и арктангенс, определён для всех действительных чисел:

$$D(y) = (-\infty;\;+\infty) = \mathbb{R}$$

Область значений арккотангенса

Значения арккотангенса ограничены открытым интервалом от 0 до π:

$$E(y) = (0;\;\pi)$$

Граничные значения 0 и π являются горизонтальными асимптотами и не достигаются функцией.

Максимум и минимум функции арккотангенс

Арккотангенс не имеет ни максимума, ни минимума, поскольку строго монотонно убывает на всей области определения. Функция ограничена, но граничные значения не достигаются:

$$\lim_{x \to +\infty} \operatorname{arccot}(x) = 0, \qquad \lim_{x \to -\infty} \operatorname{arccot}(x) = \pi$$

Инфимум равен 0, супремум равен π — оба не принадлежат области значений.

Производная арккотангенса

Производная арккотангенса отличается от производной арктангенса только знаком:

$$\left(\operatorname{arccot}(x)\right)’ = -\frac{1}{1 + x^{2}}$$

Производная всегда отрицательна, что подтверждает монотонное убывание. По модулю она максимальна при \(x = 0\) и стремится к нулю при \(x \to \pm\infty\).

Первообразная (интеграл) арккотангенса

Интеграл от арккотангенса берётся методом интегрирования по частям:

$$\int \operatorname{arccot}(x)\,dx = x \cdot \operatorname{arccot}(x) + \frac{1}{2}\ln\!\left(1 + x^{2}\right) + C$$

Здесь C — произвольная постоянная интегрирования.

Таблица значений функции y = arcctg(x)

Значения арккотангенса для характерных аргументов. Все результаты даны в радианах.

xarcctg(x) (точное)arcctg(x) (приближённое)
−100≈ π≈ 3.132
−10≈ 3.042
−√35π/6≈ 2.618
−13π/4≈ 2.356
−1/√32π/3≈ 2.094
0π/2≈ 1.571
1/√3π/3≈ 1.047
1π/4≈ 0.785
√3π/6≈ 0.524
10≈ 0.100
100≈ 0≈ 0.010

Связь между арктангенсом и арккотангенсом

Главное тождество, связывающее обе функции:

$$\arctan(x) + \operatorname{arccot}(x) = \frac{\pi}{2}, \quad x \in \mathbb{R}$$

Из него следует выражение арккотангенса через арктангенс:

$$\operatorname{arccot}(x) = \frac{\pi}{2} – \arctan(x)$$

Дополнительные полезные тождества:

$$\operatorname{arccot}(x) = \arctan\!\left(\frac{1}{x}\right), \quad x > 0$$

$$\operatorname{arccot}(x) = \pi + \arctan\!\left(\frac{1}{x}\right), \quad x < 0$$

Связь с обратными прямыми функциями:

$$\tan\!\left(\operatorname{arccot}(x)\right) = \frac{1}{x}, \quad x \neq 0$$

$$\cot\!\left(\arctan(x)\right) = \frac{1}{x}, \quad x \neq 0$$

Сравнение свойств арктангенса и арккотангенса

Краткая сводка ключевых характеристик обеих функций:

СвойствоАрктангенс arctg(x)Арккотангенс arcctg(x)
Обратна кtg(x)ctg(x)
Область определения(−∞; +∞)(−∞; +∞)
Область значений(−π/2; π/2)(0; π)
МонотонностьВозрастаетУбывает
ЧётностьНечётнаяНе является ни чётной, ни нечётной
Значение при x = 00π/2
Горизонтальные асимптотыy = −π/2 и y = π/2y = 0 и y = π
Производная1 / (1 + x²)−1 / (1 + x²)
Первообразнаяx·arctg(x) − ½ln(1+x²) + Cx·arcctg(x) + ½ln(1+x²) + C
Ключевое тождествоarctg(x) + arcctg(x) = π/2