โดยปกติแล้ว ฟังก์ชันตรีโกณมิติ (เช่น $\sin, \cos, \tan$) จะไม่เป็นฟังก์ชัน 1 ต่อ 1 (One-to-One Function) เนื่องจากมีหลายมุมที่ให้ค่าตรีโกณมิติเท่ากัน (เช่น $\sin(0) = 0$ และ $\sin(\pi) = 0$) ดังนั้น เพื่อให้สามารถสร้าง "ฟังก์ชันผกผัน" (Inverse Function) ได้ เราจึงต้อง จำกัดโดเมน (Restrict Domain) ของฟังก์ชันเดิมให้อยู่ในช่วงที่กราฟไม่วกกลับ
Normally, trigonometric functions (like $\sin, \cos, \tan$) are not one-to-one functions because multiple angles yield the same value (e.g., $\sin(0) = 0$ and $\sin(\pi) = 0$). Therefore, to create an "Inverse Function", we must restrict the domain of the original function to an interval where the graph does not turn back on itself.
โดเมน เรนจ์ และสัญลักษณ์ Domain, Range & Notation
สัญลักษณ์ตัวผกผันมักใช้คำว่า arc นำหน้า หรือใช้เลขชี้กำลัง $-1$ (เช่น $\arcsin x$ หรือ $\sin^{-1} x$) ซึ่งหมายถึง "มุมที่มีค่าตรีโกณมิตินั้นๆ" โดยมีการจำกัดโดเมนและเรนจ์ที่สำคัญดังนี้:
-
$y = \arcsin x \iff \sin y = x$
โดเมน $[-1, 1]$ | เรนจ์ $\displaystyle [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$ -
$y = \arccos x \iff \cos y = x$
โดเมน $[-1, 1]$ | เรนจ์ $[0, \pi]$ -
$y = \arctan x \iff \tan y = x$
โดเมน $(-\infty, \infty)$ | เรนจ์ $\displaystyle (-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$
Inverse notation uses the prefix arc or an exponent of $-1$ (e.g., $\arcsin x$ or $\sin^{-1} x$), translating to "the angle whose trigonometric value is that number." Key domain & range restrictions:
-
$y = \arcsin x \iff \sin y = x$
Domain $[-1, 1]$ | Range $\displaystyle [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$ -
$y = \arccos x \iff \cos y = x$
Domain $[-1, 1]$ | Range $[0, \pi]$ -
$y = \arctan x \iff \tan y = x$
Domain $(-\infty, \infty)$ | Range $\displaystyle (-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$
จงหาค่าของ $\displaystyle \arcsin\left(\frac{1}{2}\right)$
ถามตัวเองว่า: มุมใดในช่วง $\displaystyle [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$ ที่มีค่า $\sin$ เท่ากับ $\displaystyle \frac{1}{2}$?
Evaluate $\displaystyle \arcsin\left(\frac{1}{2}\right)$
Ask yourself: What angle in $\displaystyle [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$ has a $\sin$ value of $\displaystyle \frac{1}{2}$?
จงหาค่าของ $\displaystyle \arccos\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)$
Evaluate $\displaystyle \arccos\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)$
จงหาค่าของ $\arctan(-1)$
ระวัง! โดเมนของมุม $\arctan$ ที่ให้ค่าลบ จะอยู่ในควอดรันต์ที่ 4 (ค่ามุมติดลบ)
Evaluate $\arctan(-1)$
Careful! The angle for a negative $\arctan$ is in Quadrant 4 (negative angle).
จงหาค่าของ $\displaystyle \arcsin\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)$
Evaluate $\displaystyle \arcsin\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)$
จงหาค่าของ $\displaystyle \arccos\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)$
สำหรับ $\arccos$ ค่าลบจะทำให้มุมตกอยู่ในควอดรันต์ที่ 2 (ระหว่าง $\frac{\pi}{2}$ ถึง $\pi$)
Evaluate $\displaystyle \arccos\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)$
For $\arccos$, a negative value places the angle in Quadrant 2 (between $\frac{\pi}{2}$ and $\pi$).
จงหาค่าของ $\arctan(\sqrt{3})$
Evaluate $\arctan(\sqrt{3})$
จงหาค่าของ $\arccos(0)$
Evaluate $\arccos(0)$
สมบัติการซ้อนทับกัน Composition Properties
เมื่อนำฟังก์ชันตรีโกณมิติและตัวผกผันของมันมาซ้อนกัน จะมีสมบัติหักล้างกันได้ แต่ต้องระวังเงื่อนไขของโดเมนและเรนจ์เสมอ:
-
$\sin(\arcsin x) = x$
เมื่อ $x \in [-1, 1]$ (หักล้างกันได้เสมอถ้าหาค่าได้) -
$\arcsin(\sin \theta) = \theta$
ก็ต่อเมื่อ $\theta \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$ เท่านั้น (หากอยู่นอกช่วง ต้องหมุนหาเทียบมุมอ้างอิง)
When composing a trigonometric function with its inverse, they can cancel each other out, but you must always watch the domain and range conditions:
-
$\sin(\arcsin x) = x$
for $x \in [-1, 1]$ (always cancels if defined) -
$\arcsin(\sin \theta) = \theta$
if and only if $\theta \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$ (if outside, find reference angle first)
จงหาค่าของ $\displaystyle \sin\left(\arcsin\left(\frac{1}{3}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \sin\left(\arcsin\left(\frac{1}{3}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\cos(\arccos(-0.4))$
Evaluate $\cos(\arccos(-0.4))$
จงหาค่าของ $\tan(\arctan(10))$
Evaluate $\tan(\arctan(10))$
จงหาค่าของ $\displaystyle \arcsin\left(\sin\left(\frac{\pi}{6}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \arcsin\left(\sin\left(\frac{\pi}{6}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\displaystyle \arccos\left(\cos\left(\frac{4\pi}{3}\right)\right)$
ระวัง! ห้ามตอบ $\frac{4\pi}{3}$ เพราะไม่อยู่ในช่วง $[0, \pi]$
Evaluate $\displaystyle \arccos\left(\cos\left(\frac{4\pi}{3}\right)\right)$
Careful! You cannot answer $\frac{4\pi}{3}$ because it's not in $[0, \pi]$
จงหาค่าของ $\displaystyle \arcsin\left(\sin\left(\frac{5\pi}{6}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \arcsin\left(\sin\left(\frac{5\pi}{6}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\displaystyle \arctan\left(\tan\left(\frac{3\pi}{4}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \arctan\left(\tan\left(\frac{3\pi}{4}\right)\right)$
การคำนวณโดยใช้สามเหลี่ยมมุมฉาก Evaluation using Right Triangles
เมื่อเราเจอรูปแบบฟังก์ชันซ้อนกันต่างชนิด (เช่น $\sin(\arccos x)$) เราสามารถคำนวณได้โดยการสร้าง สามเหลี่ยมมุมฉาก ขึ้นมาช่วย โดยกำหนดให้ก้อน arc มีค่าเท่ากับมุม $\theta$ แล้วใช้ อัตราส่วนตรีโกณมิติ และ ทฤษฎีบทพีทาโกรัส หาด้านที่เหลือ
When encountering mixed composition (like $\sin(\arccos x)$), we can evaluate it by drawing a right triangle. Let the arc term equal an angle $\theta$, then use trigonometric ratios and the Pythagorean theorem to find the missing side.
จงหาค่าของ $\displaystyle \cos\left(\arcsin\left(\frac{3}{5}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \cos\left(\arcsin\left(\frac{3}{5}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\displaystyle \sin\left(\arccos\left(\frac{5}{13}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \sin\left(\arccos\left(\frac{5}{13}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\displaystyle \tan\left(\arcsin\left(\frac{1}{2}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \tan\left(\arcsin\left(\frac{1}{2}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\cos(\arctan(x))$ ในรูปพีชคณิต เมื่อ $x > 0$
Evaluate $\cos(\arctan(x))$ as an algebraic expression for $x > 0$.
จงหาค่าของ $\sin(\arccos(x))$ ในรูปพีชคณิต เมื่อ $0 < x < 1$
Evaluate $\sin(\arccos(x))$ as an algebraic expression for $0 < x < 1$.
จงหาค่าของ $\displaystyle \sin\left(\arctan\left(-\frac{3}{4}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \sin\left(\arctan\left(-\frac{3}{4}\right)\right)$
จงหาค่าของ $\displaystyle \sec\left(\arcsin\left(\frac{2}{3}\right)\right)$
Evaluate $\displaystyle \sec\left(\arcsin\left(\frac{2}{3}\right)\right)$
คำศัพท์ที่น่าสนใจ Key Vocabulary
คำศัพท์คณิตศาสตร์ภาษาอังกฤษ พร้อมรากศัพท์
| คำศัพท์ | รากศัพท์ / Root | ความหมาย / Meaning |
|---|---|---|
| Inverse | in- (in, towards) + vertere (to turn) | ตัวผกผัน · ฟังก์ชันที่ทำงานย้อนกลับจากฟังก์ชันเดิม |
| Domain | dominus (master, owner) | โดเมน · เซตของค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่สามารถป้อนเข้าสู่ฟังก์ชันได้ |
| Restrict | re- (back) + stringere (to tie, pull tight) | จำกัด · การกำหนดขอบเขตให้แคบลงเพื่อให้กราฟผ่านเงื่อนไขการเป็นฟังก์ชัน 1 ต่อ 1 |
| Hypotenuse | hypo- (under) + teinein (to stretch) | ด้านตรงข้ามมุมฉาก · ด้านที่ยาวที่สุดในสามเหลี่ยมมุมฉาก |
| Evaluate | ex- (out) + valere (be strong, worth) | ประเมินค่า / หาค่า · การคำนวณหานิพจน์ทางคณิตศาสตร์ให้เป็นผลลัพธ์สุดท้าย |