Min   Max       Re       Im

The inverse cotangent is the multivalued function  (Zwillinger 1995, p. 465), also denoted  (Abramowitz and Stegun 1972, p. 79; Harris and Stocker 1998, p. 311; Jeffrey 2000, p. 124) or  (Spanier and Oldham 1987, p. 333; Gradshteyn and Ryzhik 2000, p. 208; Jeffrey 2000, p. 127), that is the inverse function of the cotangent. The variants  (e.g., Beyer 1987, p. 141; Bronshtein and Semendyayev, 1997, p. 70) and  are sometimes used to refer to explicit principal values of the inverse cotangent, although this distinction is not always made (e.g., Zwillinger 1995, p. 466). Worse yet, the notation  is sometimes used for the principal value, with  being used for the multivalued function (Abramowitz and Stegun 1972, p. 80). Note that in the notation  (commonly used in North America and in pocket calculators worldwide),  is the cotangent and the superscript  denotes an inverse function, not the multiplicative inverse.

The principal value of the inverse cotangent is implemented in the Wolfram Language as ArcCot[z].

There are at least two possible conventions for defining the inverse cotangent. This work follows the convention of Abramowitz and Stegun (1972, p. 79) and the Wolfram Language, taking  to have range , a discontinuity at , and the branch cut placed along the line segment . This definition can be expressed in terms of the natural logarithm by

(1)

This definition is also consistent, as it must be, with the Wolfram Language's definition of ArcTan, so ArcCot[z] is equal to ArcTan[1/z].

A different but common convention (e.g., Zwillinger 1995, p. 466; Bronshtein and Semendyayev, 1997, p. 70; Jeffrey 2000, p. 125) defines the range of  as , thus giving a function that is continuous on the real line . Extreme care should be taken where examining identities involving inverse trigonometric functions, since their range of applicability or precise form may differ depending on the convention being used.

The derivative of  is given by

(2)

and the integral by

(3)

The Maclaurin series of the inverse cotangent for  is given by

			(4)
			(5)

(OEIS A005408). The Laurent series about  is given by

			(6)
			(7)

for .

Euler derived the infinite series

(8)

(Wetherfield 1996).

The inverse cotangent satisfies

(9)

for ,

(10)

for all , and

		{sec^(-1)((sqrt(x^2+1))/x)-pi for x<0; sec^(-1)((sqrt(x^2+1))/x) for x>0" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline38.gif" style="height:122px; width:193px" />	(11)
		{-1/2pi-tan^(-1)x for x<0; 1/2pi-tan^(-1)x for x>=0" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline41.gif" style="height:56px; width:152px" />	(12)
		{-sin^(-1)(1/(sqrt(x^2+1))) for x<0; sin^(-1)(1/(sqrt(x^2+1))) for x>0" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline44.gif" style="height:120px; width:179px" />	(13)
		{-1/2pi-cot^(-1)(1/x) for x<0; 1/2pi-cot^(-1)(1/x) for x>0" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline47.gif" style="height:82px; width:168px" />	(14)
		{-csc^(-1)(sqrt(x^2+1)) for x<0; csc^(-1)(sqrt(x^2+1)) for x>0" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline50.gif" style="height:76px; width:176px" />	(15)
		{cos^(-1)(x/(sqrt(x^2+1)))-pi for x<0; cos^(-1)(x/(sqrt(x^2+1))) for x>0" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline53.gif" style="height:120px; width:194px" />	(16)
		{-1/2pi-sin^(-1)(x/(sqrt(x^2+1))) for x<0; 1/2pi-sin^(-1)(x/(sqrt(x^2+1))) for x>0." src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/InverseCotangent/Inline56.gif" style="height:120px; width:217px" />	(17)

Analytic sums of cotangents include the beautiful result

(18)

(OEIS A091007), where

(19)

(H. S. Wilf, pers. comm., May 21, 2002).

A number

(20)

where  is an integer or rational number, is sometimes called a Gregory number. Lehmer (1938a) showed that  can be expressed as a finite sum of inverse cotangents of integer arguments

(21)

where

(22)

with  the floor function, and

			(23)
			(24)

with  and , and where the recurrence is continued until . If an inverse tangent sum is written as

(25)

then equation (◇) becomes

(26)

where

(27)

Inverse cotangent sums can be used to generate Machin-like formulas.

Other inverse cotangent identities include

			(28)
			(29)

as well as many others (Bennett 1926, Lehmer 1938b). Note that for equation (29), the choice of convention for  is significant, since it holds for all complex  in the  convention, but holds only outside a lens-shaped region centered on the origin in the  convention.

REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Inverse Circular Functions." §4.4 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 79-83, 1972.

Bennett, A. A. "The Four Term Diophantine Arccotangent Relation." Ann. Math. 27, 21-24, 1926.

Beyer, W. H. CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 142-143, 1987.

Bronshtein, I. N. and Semendyayev, K. A. Handbook of Mathematics, 3rd ed. New York: Springer-Verlag, p. 70, 1997.

Castellanos, D. "The Ubiquitous Pi. Part I." Math. Mag. 61, 67-98, 1988a.

Castellanos, D. "The Ubiquitous Pi. Part II." Math. Mag. 61, 148-163, 1988b.

Harris, J. W. and Stocker, H. Handbook of Mathematics and Computational Science. New York: Springer-Verlag, p. 311, 1998.

Jeffrey, A. "Inverse Trigonometric and Hyperbolic Functions." §2.7 in Handbook of Mathematical Formulas and Integrals, 2nd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 124-128, 2000.

Lehmer, D. H. "A Cotangent Analogue of Continued Fractions." Duke Math. J. 4, 323-340, 1938a.

Lehmer, D. H. "On Arccotangent Relations for ." Amer. Math. Monthly 45, 657-664, 1938b.

Sloane, N. J. A. Sequences A005408/M2400 and A091007 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Spanier, J. and Oldham, K. B. "Inverse Trigonometric Functions." Ch. 35 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 331-341, 1987.

Wetherfield, M. "The Enhancement of Machin's Formula by Todd's Process." Math. Gaz. 80, 333-344, 1996.

Zwillinger, D. (Ed.). "Inverse Circular Functions." §6.3 in CRC Standard Mathematical Tables and Formulae. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 465-467, 1995.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

المجمع العلمي يواصل إقامة مسابقة الثقلين القرآنية لطلبة مدارس كربلاء

عضو مجلس إدارة العتبة العباسية المقدسة يطلع على آليات تطوير البرامج التعليمية في مجموعة العميد

مجموعة مناحل الكفيل تختتم مشاركتها في معرض السليمانية الدولي للزراعة والصناعات الغذائية

لتوثيق التراث العلمي.. وفد قسم شؤون المعارف يلتقي عددًا من أعلام مدينة النجف

المزيد

الآخبار الصحية

ثورة طبية.. الذكاء الاصطناعي يكشف سرطان الكلى في وقت قياسي

لتعزيز الطاقة والتغلب على التعب.. عليك بـ7 طرق بسيطة

لتحسين الهضم والتحكم في الشهية.. ما أفضل وقت لتناول التمر؟

خبراء يكشفون تأثير الاستحمام في الظلام على جودة النوم !

المزيد

الآخبار التكنلوجية

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

نظائر الهيليوم مقياس لاكتشاف رواسب الذهب.. كيف ذلك؟

الصين تطلق أول ناقلة نفط خام ذكية في العالم تعمل بالميثانول

الزمن على المريخ أسرع من الأرض.. دراسة علمية تكشف الفوارق

المزيد