Sekans und Kosekans

Sekans und Kosekans sind trigonometrische Funktionen.
Sekans: f(x)=sec(x)f(x) = \sec (x) \,
Kosekans: f(x)=csc(x)f(x) = \csc (x) \,
Trigonometrie.png
Definition am Einheitskreis
Die Funktionen haben ihren Namen durch die Definition im Einheitskreis. Die Funktionswerte entsprechen der Länge von Sekantenabschnitten:
OT=sec(b)\overline{OT} = \operatorname{sec}(b) OK=csc(b) \qquad\qquad \overline{OK} = \operatorname{csc}(b)
RechtwinkligesDreieck.png
Im rechtwinkligen Dreieck ist der Sekans das Verhältnis der Hypotenuse zur Ankathete und damit die Kehrwertfunktion der Kosinusfunktion.
Der Kosekans ist das Verhältnis der Hypotenuse zur Gegenkathete und damit die Kehrwertfunktion der Sinusfunktion:
sec(α)=lHylAK=cbcsc(α)=lHylGK=ca \sec (\alpha) = \dfrac{l_{\rm Hy}}{l_{\rm AK}} = \dfrac{c}{b} \qquad \qquad \csc (\alpha) = \dfrac{l_{\rm Hy}}{l_{\rm GK}} = \dfrac{c}{a}
sec(x)=1cos(x)csc(x)=1sin(x)\operatorname{sec}(x)=\dfrac{1}{\cos(x)} \qquad\qquad \csc(x)=\dfrac{1}{\sin(x)}
 
 

Eigenschaften

Verlauf

Sekans.png
Kosekans.png

Definitionsbereich

Sekans: <x<+;x(n+12)π;nZ-\infty < x < +\infty \quad ; \quad x \ne \braceNT{n + \dfrac{1}{2}}\cdot\pi \, ; \, n\in\mathbb{Z}
Kosekans: <x<+;xnπ ;nZ-\infty < x < +\infty \quad ; \quad x \ne n \cdot \pi\ ; \, n \in \mathbb{Z}

Wertebereich

<f(x)1;1f(x)<+ -\infty < f(x) \le -1 \quad ; \quad 1 \le f(x) < +\infty

Periodizität

Periodenlänge 2π:f(x+2π)=f(x)2 \cdot \pi \, : \, f(x+2\pi) = f(x)

Monotonie

streng monoton fallende und streng monoton steigende Abschnitte.

Symmetrien

Sekans: Gerade Funktion: f(x)=f(x)f(x) = f(-x)
Kosekans: Ungerade Funktion: f(x)=f(x)f(-x) = -f(x)

Polstellen

Sekans: x=(n+12)π;nZx = \braceNT{n + \dfrac{1}{2}}\cdot\pi \, ; \, n\in\mathbb{Z}
Kosekans: x=nπ ;nZx = n \cdot \pi\ ;\quad n \in \mathbb{Z}

Extremwerte

Sekans: Minima: x=(2n+12)π ;nZx = \braceNT{ 2n + \dfrac{1}{2} } \cdot \pi\ ; \, n \in \mathbb{Z} Maxima: x=(2n12)π ;nZx = \braceNT{ 2n - \dfrac{1}{2} } \cdot \pi\ ; \, n \in \mathbb{Z}
Kosekans: Minima: x=2nπ;nZx = 2n \cdot \pi \, ; \, n \in \mathbb{Z} Maxima: x=(2n1)π ;nZx = (2n - 1) \cdot \pi\ ; \, n \in \mathbb{Z}
Weder die Sekansfunktion noch die Kosekansfunktion haben Asymptoten, Sprungstellen, Wendepunkte oder Nullstellen.

Umkehrfunktionen

Sekans:
Auf einer halben Periodenlänge, z.B. x[0,π]x \in [0 , \pi] ist die Funktion umkehrbar (Arkussekans):
x=arcsec(y)x = \operatorname{arcsec}(y)
Kosekans
Auf einer halben Periodenlänge, z.B. x[π2,π2]x \in \ntxbraceL{-\dfrac{\pi}{2} , \dfrac{\pi}{2} } ist die Funktion umkehrbar (Arkuskosekans):
x=arccsc(y)x = \operatorname{arccsc}(y)

Reihenentwicklung

Sekans:
sec(x)=πk=0(1)k(8k+4)(2k+1)2π24x2\sec(x) = \pi \, \sum\limits_{k=0}^{\infty} \dfrac{(-1)^k(8k+4)} {(2k+1)^2 \pi^2 - 4 x^2 }
Kosekans:
csc(x)=1x2xk=1(1)kk2π2x2\csc(x) = \dfrac{1}{x} - 2x \, \sum\limits_{k=1}^{\infty}\dfrac{(-1)^k} {k^2\pi^2-x^2}

Ableitung

Sekans:
ddxsec(x)=sec(x)tan(x)=sec2(x)csc(x)\dfrac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\operatorname{sec}(x) = \operatorname{sec}(x) \cdot \tan(x) = \dfrac{\operatorname{sec}^2(x)}{\operatorname{csc}(x)}
Kosekans
ddxcsc(x)=csc(x)cot(x)=csc2(x)sec(x)\dfrac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\operatorname{csc}(x) = - \operatorname{csc}(x) \cdot \cot(x) = \dfrac{\operatorname{csc}^2(x)}{\operatorname{sec}(x)}

Integral

Sekans:
sec(x)dx=ln(1+sin(x)cos(x))\int\limits\operatorname{sec}(x)\operatorname{dx}=\ln\braceNT{\dfrac{1+\sin(x)}{\cos(x)}}
Kosekans
csc(x)dx=ln(sin(x)1+cos(x))\int\limits\operatorname{csc}(x)\operatorname{dx}=\ln\braceNT{\dfrac{\sin(x)}{1+\cos(x)}}

Die Furcht vor der Mathematik steht der Angst erheblich näher als der Ehrfurcht.

Felix Auerbach

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