双曲線関数とは、y=sinh⁡xy=\sinh x および y=cosh⁡xy=\cosh x のように、双曲線を用いて定義される関数のことです。双曲線関数には、sinh⁡\sinh、cosh⁡\cosh、tanh⁡\tanh、coth⁡\coth、\sech\sech、\csch\csch の6つがあります。それぞれの関数について順に説明していきます。

sinh⁡x\sinh x (ハイパボリックサイン)

sinh⁡x\sinh x は、y=ex−e−x2y=\dfrac{e^x-e^{-x}}{2} と定義されます。グラフを描くと以下のようになります。

sinh_x

sinh⁡x\sinh x のグラフは、原点を中心に左右対称であり、上に開いた双曲線のような形をしています。xx が大きくなるにつれて、sinh⁡x\sinh x の値も大きくなります。

cosh⁡x\cosh x (ハイパボリックコサイン)

cosh⁡x\cosh x は、y=ex+e−x2y=\dfrac{e^x+e^{-x}}{2} と定義されます。グラフを描くと以下のようになります。

cosh_x

cosh⁡x\cosh x のグラフは、原点を中心に左右対称であり、下に開いた双曲線のような形をしています。また、xx が大きくなっても cosh⁡x\cosh x の値は無限に大きくならず、y=1y=1 に収束していきます。

tanh⁡x\tanh x (ハイパボリックタンジェント)

tanh⁡x\tanh x は、tanh⁡x=sinh⁡xcosh⁡x\tanh x=\dfrac{\sinh x}{\cosh x} と定義されます。グラフを描くと以下のようになります。

tanh_x

tanh⁡x\tanh x のグラフは、原点を中心に左右対称であり、S字の形をしています。x=0x=0 で tanh⁡x=0\tanh x=0、xx が大きくなるにつれて tanh⁡x\tanh x の値も大きくなり、x→±∞x\rightarrow \pm \infty で tanh⁡x\tanh x の値は ±1\pm 1 に収束していきます。

coth⁡x\coth x (ハイパボリックコタンジェント)

coth⁡x\coth x は、coth⁡x=cosh⁡xsinh⁡x\coth x=\dfrac{\cosh x}{\sinh x} と定義されます。グラフを描くと以下のようになります。

coth_x

coth⁡x\coth x のグラフは、原点を中心に左右対称であり、上下対称になっています。x=0x=0 では発散し、xx が大きくなるにつれて coth⁡x\coth x の値も大きくなっていきます。

\sechx\sech x (ハイパボリックセカント)

\sechx\sech x は、\sechx=1cosh⁡x\sech x=\dfrac{1}{\cosh x} と定義されます。グラフを描くと以下のようになります。

sech_x

\sechx\sech x のグラフは、原点を中心に左右対称であり、下に開いた双曲線のような形をしています。x=0x=0 で \sechx=1\sech x=1、xx が大きくなるにつれて \sechx\sech x の値も小さくなっていきます。

\cschx\csch x (ハイパボリックコセカント)

\cschx\csch x は、\cschx=1sinh⁡x\csch x=\dfrac{1}{\sinh x} と定義されます。グラフを描くと以下のようになります。

csch_x

\cschx\csch x のグラフは、原点を中心に左右対称であり、上に開いた双曲線のような形をしています。x=0x=0 で \cschx\csch x が発散し、xx が大きくなるにつれて \cschx\csch x の値も小さくなっていきます。

双曲線関数は、三角関数と同様に様々な数学分野で活躍し、特に微積分や微分方程式の解法でよく使用されます。また、物理学や工学などの応用分野でも広く用いられています。

リンク

Hyperbolic functions[EN]