Vamos con la primera:
y = argshx, luego compones con la función inversa del argumento seno hiperbólico y queda:
shy = x, luego expresas al seno hiperbólico en función de exponenciales y queda:
(ey - e-y)/2 = x, luego haces pasaje de divisor como factor y queda:
ey - e-y = 2x, luego aplicas la propiedad de las potencias con exponente negativo en el segundo término del primer miembro y queda:
ey - 1/ey = 2x, luego multiplicas por ey (observa que es estrictamente mayor que cero) en todos los términos de la ecuación y queda:
(ey)2 - 1 = 2x*ey, luego haces pasaje de término, ordenas y queda:
(ey)2 - 2x*ey - 1 = 0, luego haces la sustitución: w = ey, sustituyes y queda:
w2 - 2x*w - 1 = 0, que es una ecuación polinómica cuadrática (si consideras como incógnita solo a w), aplicas la fórmula resolvente y queda:
w = x ± √(x2 + 1), luego vuelves a sustituir (observa que elegimos el signo positivo para la raíz, porque las exponenciales toman valores estrictamente positivos) y queda:
ey = x + √(x2 + 1), luego componemos con la función inversa de la exponencial natural y queda:
y = ln( x + √(x2 + 1) ).
Luego, observa que el dominio es D = R, porque el argumento del logaritmo es siempre positivo, porque su segundo término es mayor que el valor absoluto del primero; y la imagen es I = R, porque el logaritmo toma todo tipo de valor real.
Vamos con la segunda:
y = argchx, luego compones con la función inversa del argumento coseno hiperbólico y queda:
chy = x, luego expresas al coseno hiperbólico en función de exponenciales y queda:
(ey + e-y)/2 = x, luego haces pasaje de divisor como factor y queda:
ey + e-y = 2x, luego aplicas la propiedad de las potencias con exponente negativo en el segundo término del primer miembro y queda:
ey + 1/ey = 2x, luego multiplicas por ey (observa que es estrictamente mayor que cero) en todos los términos de la ecuación y queda:
(ey)2 + 1 = 2x*ey, luego haces pasaje de término, ordenas y queda:
(ey)2 - 2x*ey + 1 = 0, luego haces la sustitución: w = ey, sustituyes y queda:
w2 - 2x*w + 1 = 0, que es una ecuación polinómica cuadrática (si consideras como incógnita solo a w), aplicas la fórmula resolvente y queda:
w = x ± √(x2 - 1),
luego vuelves a sustituir (observa que podemos tomar los dos signos para la raíz, porque las exponenciales toman valores estrictamente positivos) y queda:
ey = x ± √(x2 - 1), luego componemos con la función inversa de la exponencial natural y queda:
y = ln( x ± √(x2 - 1) ).
Luego, observa que el dominio es D = [1,+inf), porque el argumento del logaritmo es siempre positivo y debe estar determinada la raíz cuadrada, y porque su segundo término es menor que el primero; y la imagen es I = R, porque el logaritmo toma todo tipo de valor real.
Lo que también debes precisar es que el argumento coseno hiperbólico no es una función si la definimos de esta manera, y que para que si lo sea, deberás elegir entre sus ramas, según cada uno de los signos de la raíz cuadrada en el argumento del logaritmo (para I = [0,+inf) corresponde el signo positivo en la raíz, y para I = (-inf,0] corresponde el signo negativo).
Vamos con la tercera.
y = argtanhx, compones con la función inversa del argumento tangente hiperbólica y queda:
tanhy = x, luego expresas a la tangente hiperbólica en función del seno hiperbólico y del coseno hiperbólico y queda:
shy / chy = x, haces pasaje de divisor como factor y queda:
shy = x*chy, luego expresas al seno hiperbólico y al coseno hiperbólico en función de exponenciales y queda:
(ey - e-y)/2 = x*(ey + e-y)/2, multiplicas por 2 en ambos miembros, aplicas la propiedad de las potencias con exponente negativo y queda:
ey - 1/ey = x*(ey + 1/ey), distribuyes en el segundo miembro y queda:
ey - 1/ey = x*ey + x/ey, multiplicas por ey en todos los términos de la ecuación y queda:
(ey)2 - 1 = x*(ey)2 + x, haces pasajes de términos y queda:
(ey)2 - x*(ey)2 = 1 + x, extraes factor común en el primer miembro y queda:
(ey)2*(1 - x) = 1 + x, haces pasaje de factor como divisor y queda:
(ey)2 = (1 + x)/(1 - x),
haces pasaje de potencia como raíz (observa que la expresión del segundo miembro debe ser estrictamente positiva, y para ello debe cumplirse: - 1 < x < 1) (*) y queda:
ey = √( (1 + x)/(1 - x) ), luego compones con la función inversa de la exponencial natural y queda:
y = ln( √( (1 + x)/(1 - x) ) ).
Luego, como indica la desigualdad señalada (*), el dominio de la función es: D = (-1,1), y su imagen es: I = R.
Espero haberte ayudado.