Funções Hiperbólicas

Transcrição

Luiza Amalia Pinto Cantão & Renato Fernandes Cantão
Campus Experimental de Sorocaba – Unesp
http://www.sorocaba.unesp.br/professor/luiza
http://www.sorocaba.unesp.br/professor/cantao
2006
LAPC & Cantão! (Unesp Sorocaba)
2006
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Definição: Funções Hiperbólicas
Análogas de muitas formas às funções trigonométricas;
Relacionam-se com as hipérboles, ao passo que as funções
trigonométricas relacionam-se com o círculo.
Identidades
Funções Hiperbólicas Básicas
Cosseno Hiperbólico:
cosh x =
ex + e−x
Seno Hiperbólico:
Tangente Hiperbólico:
Cotangente Hiperbólico:
Secante Hiperbólica:
Cossecante Hiperbólica:
senh x =
tgh x =
cosh (x )
senh 2x
=
2 senh x cosh x
cosh 2x
=
cosh2 x + senh2 x
senh (x + y )
=
senh x cosh y + cosh x senh y
cosh (x + y )
=
cosh x cosh y + senh x senh x
cosh2 x
=
senh2 x
=
cosh2 x − senh2 x
=
1
tgh2 x
=
1 − sech2 x
cotgh2 x
=
1 + cossech2 x
2
−x
x
=
cosh x
senh x
1
cosh x
cossech x =
− senh x
=
e −e
cosh x
sech x =
=
cosh (−x )
−x
senh x
cotgh x =
senh (−x )
2
x
e −e
ex + e−x
=
=
1
senh x
ex + e−x
ex − e−x
2
ex + e−x
=
2
ex − e−x
cosh 2x + 1
2
cosh 2x − 1
2
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Gráfico de Funções Hiperbólicas
Funções Seno e Cosseno Hiperbólicos
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Funções Tangente e Cotangente Hiperbólicos
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Funções Secante e Cossecante Hiperbólicos
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Derivada de Funções Hiperbólicas
Função Seno e Cosseno Hiperbólico
Função Seno:
d
d
(senh x ) =
dx
dx
ex − e−x
2
ex + e−x
2
=
ex + e−x
= cosh x
2
=
ex − e−x
= senh x
2
Função Cosseno:
d
d
(cosh x ) =
dx
dx
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Derivada de Funções Hiperbólicas – Continuação
As outras funções Hiperbólicas
Tabela de Derivadas!
d
(senh x ) = cosh x
dx
d
(cosh x ) = senh x
dx
d
(tgh x ) = sech2 x
dx
d
(cossech x ) = − cossech x cotgh x
dx
d
(sech x ) = − sech x tgh x
dx
d
(cotgh x ) = − cossech2 x
dx
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Primeiro Trabalho sobre Funções Hiperbólicas!
Derivadas
Tabelas de Derivadas!
Sabendo que:
ex + e−x
2
x
−
e −e x
Seno Hiperbólico: senh x =
2
Cosseno Hiperbólico: cosh x =
Demonstre os resultados da Tabela de Derivadas de Funções
Hiperbólicas!
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Funções Compostas
Derivada de Funções Compostas
Tabela de Derivadas — Regra da Cadeia !
d
d
(senh u (x )) = cosh u (x )
(u (x ))
dx
dx
d
d
(cosh u (x )) = senh u (x )
(u (x ))
dx
dx
d
d
(tgh u (x )) = sech2 u (x )
(u (x ))
dx
dx
d
d
(cossech u (x )) = − cossech u (x ) cotgh u (x )
(u (x ))
dx
dx
d
d
(sech u (x )) = − sech u (x ) tgh u (x )
(u (x ))
dx
dx
d
d
(cotgh u (x )) = − cossech2 u (x )
(u (x ))
dx
dx
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Funções Inversas
Definição
Funções Hiperbólicas Inversas
y
= arc senh x
⇐⇒
senh y
= x
y
= arc cosh x
⇐⇒
cosh y
= x
y
= arc tgh x
⇐⇒
tgh y
= x
y
= arc cossech x
⇐⇒ cossech y
= x
y
= arc sech x
⇐⇒
sech y
= x
y
= arc cotgh x
⇐⇒
cotgh y
= x
Domínio e imagem
Estude o domínio e a imagem das funções hiperbólicas inversas
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Gráfico Funções Hiperbólicas Inversas
Funções Hiperbólicas Inversas de Seno e Cossecante
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Funções Hiperbólicas Inversas de Cosseno e Secante
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Funções Hiperbólicas Inversas de Tangente e Cotangente
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Derivada de Funções Hiperbólicas Inversas
Definição
Tabela de Derivadas!
d
( arc senh u (x ) )
dx
d
( arc cosh u (x ) )
dx
d
( arc tgh u (x ) )
dx
d
( arc cossech u (x ) )
dx
d
( arc sech u (x ) )
dx
d
( arc cotgh u (x ) )
dx
=
=
=
=
=
=
1
d
u (x )
1 + u 2 dx
1
d
√
u (x )
u 2 − 1 dx
1
d
u (x )
2
1 − u dx
1
d
− √
u (x )
2
|u | u + 1 dx
1
d
− √
u (x )
2
dx
u 1−u
1
d
u (x )
1 − u 2 dx
√
u (x ) > 1
|u (x )| < 1
u (x ) 6= 0
0 < u (x ) < 1
|u (x )| > 1
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Segundo Trabalho!
Derivada de Funções Hiperbólicas Inversas!
As funções hiperbólicas inversas são diferenciáveis porque as funções
hiperbólicas são diferenciáveis.
Segundo Trabalho!
Demonstre os resultados da Tabela de Derivada de Funções
Hiperbólicas Inversas!
Aviso para o Primeiro e Segundo Trabalhos!
Data de entrega: 30 de outubro de 2006 – segunda-feira!
Grupo: máximo 3 pessoas!
Horário: os trabalhos serão recebidos até às 21h.
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Integrais de Funções Hiperbólicas
Definição
Tabela de Integrais das Funções Hiperbólicas
Z
senh u du = cosh u + C
Z
cosh u du = senh u + C
Z
Z
sech2 u du = tgh u + C
cossech2 u du = − cotgh u + C
Z
sech u tgh u du = − sech u + C
Z
cossech u cotgh u du = − cossech u + C
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Integrais que conduzem a Funções Hiperbólicas
Inversas
Definição
Tabela
Z
√
Z
√
Z
Z
du
a2 + u 2
du
u 2 − a2
du
a2 − u 2
√
du
u a2 − u 2
Z
du
√
u a2 + u 2
=
=
=
=
u + C,
a>0
a
u arc cosh
+ C,
u>a>0
a
 1
u

se u 2 < a2
 arc tgh + C ,
a
a

 1 arc cotgh u + C ,
se u 2 > a2
a
a
u 1
− arc sech
+ C,
0<u<a
a
a
u 1
− arc cossech + C , a 6= 0
a
a
= arc senh
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