這個計算機能做什麼
本工具可計算實數(無量綱)x 的六個雙曲函數:對應正弦、餘弦、正切的 sinh、cosh、tanh,以及它們的倒數 csch(餘割)、sech(正割)與 coth(餘切)。這裡的 x 是純數值,並不是以「度」為單位的角度,因此不會進行度與弧度的轉換。雙曲函數在物理與工程中無所不在:懸掛纜繩的形狀(懸鏈線)、狹義相對論、訊號處理、熱傳導,以及許多微分方程的解,都會用到它們。
使用方式
輸入任意實數 x,並選擇要顯示的有效位數,計算機就會一次傳回全部六個函數值。由於 cosh(x) 恆大於等於 1,所以 sech(x) 永遠有定義;但 sinh(0) = 0 且 tanh(0) = 0,因此 csch(0) 與 coth(0) 會出現除以零的情形,結果會標示為「未定義」。
公式解析
所有函數都由指數函數推導而來。令 ep = e^x、en = e^(-x):sinh(x) = (ep − en)/2 代表指數函數的奇部,cosh(x) = (ep + en)/2 代表偶部,而 tanh(x) = sinh(x)/cosh(x)。倒數則直接由此導出:csch = 1/sinh、sech = 1/cosh、coth = 1/tanh。一個恆成立的實用恆等式是 cosh²(x) − sinh²(x) = 1,這正是畢氏恆等式在雙曲函數中的對應形式。
實例演算(x = 1)
取 e = 2.718281828…、e^(-1) = 0.367879441…:sinh(1) = (2.718281828 − 0.367879441)/2 = 1.175201194;cosh(1) = (2.718281828 + 0.367879441)/2 = 1.543080635;tanh(1) = 1.175201194 / 1.543080635 = 0.761594156。倒數則為 csch(1) = 0.850918128、sech(1) = 0.648054274、coth(1) = 1.313035285。
常見問題
x 是以度為單位的角度嗎?不是。雙曲函數的引數是一個單純的實數,沒有角度模式,也不需要任何轉換。
為什麼 csch(0) 與 coth(0) 是未定義?兩者都要除以 sinh(0) = 0,因此沒有定義。計算機會直接標示為未定義,而不是傳回無限大。
哪些函數是偶函數、哪些是奇函數?sinh、tanh、csch 與 coth 是奇函數(f(−x) = −f(x));cosh 與 sech 則是偶函數(f(−x) = f(x))。