双曲線関数の合成公式
📂関数双曲線関数の合成公式
公式
以下が成り立つ。
c1coshx+c2sinhx=⎩⎨⎧Acosh(x+y1)BexCsinh(x+y2)if c1>c2if c1=c2=Bif c1<c2
- A=c22−c12
- C=c22−c12
- y1=cosh−1(c12−c22c1)=sinh−1(c12−c22c2)
- y2=cosh−1(c22−c12c2)=sinh−1(c22−c12c1)
証明
c1>c2
c1coshx+c2sinhx=c12−c22(c12−c22c1coshx+c12−c22c2sinhx)
c12−c22c1>1とすると、これをcoshyとすると、
sinh2y=coshy−1=c12−c22c12−c12−c22c12−c22=c12−c22c22
⟹sinhy=c12−c22c2
今、A=c12−c22とすると、加法定理により、
c1coshx+c2sinhx=A(coshycoshx+sinhysinhx)=Acosh(x+y)
c1=c2
B=c1=c2とすると、双曲線関数の定義により、
c1coshx+c2sinhx=B(coshx+sinhx)=B(2ex+e−x+2ex−e−x)=Bex
c1<c2
c1coshx+c2sinhx=c22−c12(c22−c12c1coshx+c22−c12c2sinhx)
c22−c12c2>1とすると、これをcoshyとすると、
sinh2y=coshy−1=c22−c12c22−c22−c12c22−c12=c22−c12c12
⟹sinhy=c22−c12c1
今、C=c22−c12とすると、加法定理により、
c1coshx+c2sinhx=C(sinhycoshx+coshysinhx)=Csinh(x+y)
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