正切函数的图像可以通过以下步骤来观察和理解:
定义域和值域
正切函数的定义域是所有实数除了形如 $x = \frac{\pi}{2} + k\pi$($k$ 为整数)的点,因为这些点是正切函数的不连续点。
值域是所有实数,即 $R$。
周期性和奇偶性
正切函数是周期函数,其最小正周期为 $\pi$。
正切函数是奇函数,图像关于原点对称。
单调性
在每个开区间 $(k\pi - \frac{\pi}{2}, k\pi + \frac{\pi}{2})$ 内,正切函数是单调递增的,其中 $k$ 为整数。
渐近线
正切函数有两条水平渐近线,分别是 $y = \frac{1}{k}$ 和 $y = -\frac{1}{k}$,其中 $k$ 为整数。
对称中心
正切函数的图像关于点 $(\frac{k\pi}{2}, 0)$ 对称,其中 $k$ 为整数。
图像绘制
在单位圆上,以坐标原点为圆心,以单位长度1为半径,绘制一个圆。圆上任意一点 $(x, y)$ 对应的半径与x轴形成的角度为 $\alpha$,则 $\tan(\alpha) = \frac{y}{x}$。
在第一象限,当 $\alpha$ 从0增加到 $\frac{\pi}{2}$ 时,$y$ 值逐渐增大,从0增加到1,$x$ 值逐渐减小从1逐渐减小到0。$\tan(\alpha) = \frac{y}{x}$ 的值从0逐渐增大,至无穷大。
由于正切函数的周期性,可以将图像向左、右扩展,从而得到整个正切函数的图像。
通过以上步骤,可以得出正切函数的图像是由通过点且与y轴相互平行的直线隔开的无穷多支曲线组成,具有周期性、奇偶性和单调性,并且有两条水平渐近线。