逆双曲線関数

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逆双曲線関数

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/02/21 14:17 UTC 版)

6つの逆双曲線関数 (arsinh, arcosh, artanh, arcoth, arsech, arcsch) のグラフ

逆双曲線関数（ぎゃくそうきょくせんかんすう、英語: inverse hyperbolic functions）は、数学において与えられた双曲線関数の値に対応して双曲角（英語版）を与える関数。双曲角の大きさは双曲線 x y = 1に対応する双曲的扇形（英語版）の面積に等しく、単位円の扇形の面積は対応する中心角の2分の1 である。一部の研究者は逆双曲線関数のことを、双曲角を明確に理解するため「面積関数」（英語: area function）と呼ぶ。

逆双曲線関数を表す略記法 arsinh やarcosh とは異なる略記法として、arcsinh やarccosh などが本来誤表記であるにもかかわらず良く使用されるのだが、接頭辞arc はarcus （弓）の省略形であり、接頭辞ar はarea の省略形である^[1][2][3]。argsinh, argcosh, argtanhなどの表記を好んで用いる研究者もいる。計算機科学の分野では、しばしばasinh という省略形を用いる。累乗を表す上付き文字−1と誤解しないように注意を払う必要があるという事実にもかかわらず、sinh⁻¹(x), cosh⁻¹(x), などの略記も用いられる。また、cosh⁻¹(x)とcosh(x)⁻¹は似て非なるものである。

対数表現

各関数は複素数平面で次のように定義される。

${\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {arsinh} \,z&=\ln(z+{\sqrt {z^{2}+1}}\,)\\[2.5ex]\operatorname {arcosh} \,z&=\ln(z+{\sqrt {z+1}}{\sqrt {z-1}}\,)\\[1.5ex]\operatorname {artanh} \,z&={\tfrac {1}{2}}\ln \left({\frac {1+z}{1-z}}\right)\\\operatorname {arcoth} \,z&={\tfrac {1}{2}}\ln \left({\frac {z+1}{z-1}}\right)\\\operatorname {arcsch} \,z&=\ln \left({\frac {1}{z}}+{\sqrt {{\frac {1}{z^{2}}}+1}}\,\right)\\\operatorname {arsech} \,z&=\ln \left({\frac {1}{z}}+{\sqrt {{\frac {1}{z}}+1}}\,{\sqrt {{\frac {1}{z}}-1}}\,\right)\end{aligned}}}$

${\displaystyle \operatorname {arsinh} (z)}$

${\displaystyle \operatorname {arcosh} (z)}$

${\displaystyle \operatorname {artanh} (z)}$

${\displaystyle \operatorname {arcoth} (z)}$

${\displaystyle \operatorname {arsech} (z)}$

${\displaystyle \operatorname {arcsch} (z)}$

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逆双曲線関数

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/10 05:03 UTC 版)

「双曲線関数」の記事における「逆双曲線関数」の解説

詳細は「逆双曲線関数」を参照 双曲線関数が指数関数で表せるように、その逆関数である逆双曲線関数は対数関数を用いて表示することができる。等式 x = sinh y や x = cosh y などを考えれば、これらは ey に関する二次方程式であるから解くことができて、次の表示を得る。 sinh − 1 ⁡ x = log ⁡ ( x + x 2 + 1 ) cosh − 1 ⁡ x = log ⁡ ( x ± x 2 − 1 ) tanh − 1 ⁡ x = 1 2 log ⁡ 1 + x 1 − x 逆関数 sinh−1, cosh−1 などはそれぞれ area sin hyp, area cos hyp （area は「面積」の意）もしくはそれを略して ar sinh, ar cosh と書いたり、逆三角関数と同様に arcsinh, arccosh などと書いたりすることもある。