余切函数(cotangent)是三角函数中的一种,表示直角三角形中某锐角的相邻直角边与相对直角边的比值。其数学表达式和性质如下:
在直角三角形中,设锐角为 $x$,则:
$$cot x = frac{cos x}{sin x} = frac{1}{tan x}$$
其中:
$cos x$ 是角 $x$ 的邻边与斜边的比值;
$sin x$ 是角 $x$ 的对边与斜边的比值;
$tan x = frac{sin x}{cos x}$ 是角 $x$ 的正切值。
平方关系
$$1 + cot^2 x = csc^2 x$$
(与正切的平方关系 $1 + tan^2 x = sec^2 x$ 类似)
倒数关系
$$cot x cdot tan x = 1$$
互为倒数
三角函数商数关系
$$cot x = frac{cos x}{sin x} = frac{1}{tan x} = frac{a}{b}$$
其中 $a$ 是邻边,$b$ 是对边
定义域 :$x neq kpi$,$k in mathbb{Z}$(避免分母为零)
值域 :$(-infty, +infty)$(无界函数)
周期性 :最小正周期为 $pi$
奇偶性 :奇函数,即 $cot(-x) = -cot x$
图像 :由孤立分支组成,分布在坐标轴两侧
在单位圆中,若角 $x$ 的终边与单位圆交于点 $P(x, y)$,则:
$$cot x = frac{x}{y}$$
其中 $x = cos x$,$y = sin x$
余切函数在几何、物理及工程领域有广泛应用,例如:
计算直角三角形的边长关系;
分析周期性现象(如波动、振动);
解决涉及角度与长度比例的问题。
综上,余切函数通过多种公式与三角函数相互关联,是数学分析中不可或缺的工具。