質問<3183>
「「三角関数の逆関数」」
日付 2006/5/19
質問者 しろくま


y=sin(sinx)の逆関数を求めるという問題なんですが・・・

★希望★完全解答★

お便り
日付 2006/5/20
回答者 wakky


定義域、値域の検証は省略して

arcsiny=sinx
x=arcsin(arcsiny)
x,yを入れ替えて
y=arcsin(arcsinx) かな?

お便り
日付 2006/5/21
回答者 s(社会人)


こんにちは。

( 答案 )
(1) y=f(x)=sin(sin(x)) につぃて、 
z=g(x)=sin(x) は周期関数であるから、主たる値域に注目して
定義域 -π/2≦x≦π/2 を考えることにする。

(2) いま、 0<h なる十分に小さい任意の h について、
f(x)-f(x+h)=sin(sin(x))-sin(sin(x+h))
=…( 略 )…
=-2cos[sin{x+(h/2)}cos(h/2)]sin[cos{x+(h/2)}sin(h/2)]
<0
したがって、 y は定義域で単調に増加する。 … [1]

(3) g(x) は定義域で単調増加であることは既知として、 z の値域は [-1,1] である。
よって、 y の値域は [-sin(1),sin(1)] となる。
ここに、 [1] から y の値域を定義域とする逆関数 h(x) が存在する。

(4) 逆関数の記法から、 y=sin(sin(x)) について、 x=h(y) であるから
y=sin(sin(h(y)))
しかして、 sin^(-1)(sin^(-1)(y))=h(y)
ここで、 y∈[-sin(1),sin(1)] を x に書き換えると
h(x)=sin^(-1)(sin^(-1)(x)) ( |x|≦sin(1) … ( 答 )

のようになりました。

お便り
日付 2006/8/14
回答者 しろくま


えーっと、この問題で
Arcsinもしくはsin-1を使わないでの解答って考えられないですか?

お便り
日付 2006/9/7
回答者 kino


arcsine を使わないで表すのは無理ではないかと思いますが,
無理だということを示せたわけではありません。

窮余の策として,ほとんどインチキですが,複素関数を使うと
arcsin(x)=i*log(-ix+(1-\(x^{2}\)\()^{2}\)) と表せるので,
これを使えば arcsine を用いない表現は得られると思います。