Analiz 2: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 8 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

İntegraller

Kuvvet kuralı
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Belirli integral
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Temel integraller
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Eğriler arasındaki alan
∫ab (f − g) dx

Yöntem

  1. Mümkünse integrali alınan ifadeyi basit terimlerin toplamı olarak yeniden yazın.
  2. Kuvvet kuralını uygulayın: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1); ex, 1/x, sin ve cos için standart integralleri kullanın.
  3. Bir fonksiyonu ve türevini bir arada gördüğünüzde değişken değiştirme kullanın.
  4. Belirli integralde F(b) − F(a)’yı hesaplayın.

Diziler ve seriler

Aritmetik dizi
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Geometrik dizi
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Sonsuz geometrik seri
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
p-serisi
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Oran testi
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Yakınsaklık yarıçapı
R = lim |ck/ck+1|
Taylor polinomu
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Maclaurin serisi
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Lagrange hata sınırı
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!

Yöntem

  1. Türü belirleyin: aritmetik (sabit fark), geometrik (sabit oran), standart bir seri, bir kuvvet serisi ya da bir Taylor polinomu.
  2. Toplamlar için Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r) ya da |r| < 1 iken S = a₁/(1 − r) kullanın; a₁ toplamın ilk terimidir.
  3. Yakınsaklık için: önce n. terim testi, sonra Σ1/kᵖ ya da bir geometrik seriyle karşılaştırma; faktöriyeller ve k. kuvvetler için oran ya da kök testini kullanın.
  4. Taylor polinomları için f(a), f′(a), f″(a), … değerlerini listeleyin, k. türevi k!’e bölün ve hatayı M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)! ile sınırlayın.

Çok değişkenli analiz

Kısmi türevler
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Gradyan
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Yönlü türev
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Teğet düzlem
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Zincir kuralı
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
İkinci türev testi
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Çift katlı integral
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
Kutupsal koordinatlar
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ

Yöntem

  1. Kısmi türevde öbür değişkeni sabit sayın ve tek değişkenli kuralları kullanın.
  2. Gradyan sorularında ∇f = (fx, fy) değerini noktada hesaplayın; en dik eğim için |∇f|’i, yönlü türev için bir u birim vektörüyle ∇f·u’yu kullanın.
  3. Ekstremumlar için fx = 0 ve fy = 0 denklemlerini birlikte çözün, sonra her noktayı D = fxx·fyy − fxy² ile sınıflandırın.
  4. Çift katlı integral için bölgeyi çizin, iç sınırlar sınırlayıcı eğriler olacak şekilde sırayı (diskler için kutupsal koordinatları) seçin ve içtekinden başlayarak integral alın.

Diferansiyel denklemler

Üstel büyüme/azalma
dy/dt = ky → y = y0ekt
Yarı ömür
k = ln 2 / t½
Newton’un soğuma yasası
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
İntegrasyon çarpanı
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Karıştırma tankı
dm/dt = r·c − (r/V)·m

2Alıştırma soruları

1.İntegrallerOrta
xy12

I = ∫12 2/x dx'i hesaplayın.

f(x) = 2/x[1, 2]
I =
2.İntegrallerZor
xyy = x2​y = 2x

y = x2 ve y = 2x ile sınırlanan bölgenin alanı A'ı bulun.

y = x2y = 2x
A =
3.Diziler ve serilerOrta
AΣ 1/(3ᵏ + k)k = 1 … ∞BΣ ln k / kk = 1 … ∞CΣ 1/kk = 1 … ∞DΣ (5/3)ᵏk = 1 … ∞

Dört serinin tam biri yakınsar. Ona tıklayın.

A: Σ 1/(3ᵏ + k)B: Σ ln k / kC: Σ 1/kD: Σ (5/3)ᵏ
  1. 1A: Σ 1/(3ᵏ + k)
  2. 2B: Σ ln k / k
  3. 3C: Σ 1/k
  4. 4D: Σ (5/3)ᵏ
4.Diziler ve serilerZor
xyfP₄−1,5

f(x) = eˣ fonksiyonunun 4. dereceden Maclaurin polinomunu kullanarak f(−1,5) değerini yaklaşık olarak bulun. P₄(−1,5) değerini verin.

f(x) = eˣn = 4x = −1,5
P₄(−1.5) =
5.Çok değişkenli analizOrta
xy02−4−20vP

f(x, y) = 2x²e0,5y için (1, 0) noktasında v = (2, −4) yönündeki yönlü türevi, Duf, bulun.

f(x, y) = 2x²e0,5yP = (1, 0)v = (2, −4)
Duf =
6.Çok değişkenli analizZor
xyy = 1y = x11

I = ∫01 ∫x1 ey² dy dx integrali bu sırayla hesaplanamaz. İntegral sırasını değiştirin ve hesaplayın.

f = ey²0 ≤ x ≤ y ≤ 1
I =
7.Diferansiyel denklemlerOrta
tyy(0) = 1y(0,5) = ?

y″ + 3y′ + 2y = 0 denklemini y(0) = 1 ve y′(0) = -2 ile çözün. y(0,5) değerini bulun.

y″ + 3y′ + 2y = 0y(0) = 1y′(0) = -2
y(0.5) =
8.Diferansiyel denklemlerZor
tyK = 2y(1) = ?

Bir sistem t ≥ 0 için y″ + 3y′ + 27,25y = 54,5 denklemine uyuyor ve durgun halden başlıyor: y(0) = 0, y′(0) = 0. y(1) değerini bulun; açılar radyan cinsinden.

y″ + 3y′ + 27,25y = 54,5y(0) = 0y′(0) = 0
y(1) =

3Çözeltiler

1.İntegraller

Cevap: I = 1,386

Belirli integraller: ∫ₐᵇ f(x) dx, a'dan b'ye grafik ile x ekseni arasındaki işaretli alandır. Bir ilkel fonksiyon F (F′ = f) bulun ve F(b) − F(a)'yı hesaplayın. Kuvvet kuralı: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). İki eğri arasındaki alan ∫(üst − alt) dx'tir.

İlkel fonksiyon

F(x) = 2·ln x

Sınırları yerine koyun

I = 2·(ln 2 − ln 1) = 2·ln 2 = 1,386

Cevap

I = 1,386
2.İntegraller

Cevap: A = 1,333

Belirli integraller: ∫ₐᵇ f(x) dx, a'dan b'ye grafik ile x ekseni arasındaki işaretli alandır. Bir ilkel fonksiyon F (F′ = f) bulun ve F(b) − F(a)'yı hesaplayın. Kuvvet kuralı: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). İki eğri arasındaki alan ∫(üst − alt) dx'tir.

Kesişim noktaları

x2 = 2x → x = 0, x = 2

Üst eksi alt integrali alın

A = [x2 − 0,3333x3]02 = 1,333

Cevap

A = 1,333
3.Diziler ve seriler

Cevap: A: Σ 1/(3ᵏ + k)

Yakınsaklık: terimler 0’a gitmiyorsa seri ıraksar (n. terim testi). Σ1/kᵖ yalnızca p > 1 için, Σrᵏ yalnızca |r| < 1 için yakınsar. Terimleri büyük k için bunlara benziyorsa bir seriyi bunlardan biriyle karşılaştırın. Oran testi: L = lim |ak+1/ak|; kök testi: L = lim |ak|1/k. L < 1 yakınsar, L > 1 ıraksar, L = 1 hiçbir şeye karar vermez. Bir kuvvet serisi Σck(x − x₀)ᵏ, R = lim |ck/ck+1| olmak üzere |x − x₀| < R için yakınsar; terimleri 0’a azalan değişen işaretli bir seri yakınsar.

Her seriyi sınayın

A: Σ 1/(3ᵏ + k) → (1/3)ᵏ’den küçüktür, yakınsak bir geometrik seri: karşılaştırmayla yakınsar.
B: Σ ln k / k → k ≥ 3 için 1/k’dan büyüktür: harmonik seriyle karşılaştırmayla ıraksar.
C: Σ 1/k → Harmonik serinin (p = 1) bir katı: ıraksar.
D: Σ (5/3)ᵏ → r = 5/3 > 1 olan geometrik seri: terimler büyür; bu yüzden ıraksar.

Cevap

A: Σ 1/(3ᵏ + k)

Cevap

A: Σ 1/(3ᵏ + k)
4.Diziler ve seriler

Cevap: P₄(−1.5) = 0,2734

Taylor polinomları: x = a yakınında türevlenebilir bir fonksiyon Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n! ile yaklaşıklanır; a = 0 için bu Maclaurin polinomudur. Standart seriler: eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …, cos x = 1 − x²/2! + x⁴/4! − …, ln(1 + x) = x − x²/2 + x³/3 − …, 1/(1 − x) = Σxᵏ. Lagrange hata sınırı: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!; burada M, a ile x arasında |f⁽ⁿ⁺¹⁾|’in en büyük değeridir.

Maclaurin polinomu

P₄(x) = 1 + x + 0,5x² + 0,1667x³ + 0,04167x⁴

Yerine koyun

P₄(−1,5) = 1 − 1,5 + 1,125 − 0,5625 + 0,210938 = 0,2734

Cevap

P₄(−1,5) = 0,2734

Tam değer f(−1,5) = 0,22313’dir; daha fazla terim aldığınızda ya da 0’a daha yakın bir nokta seçtiğinizde hata, −0,0503073, küçülür.

5.Çok değişkenli analiz

Cevap: Duf = 0,8944

Gradyan: ∇f = (fx, fy) en dik artış yönünü gösterir ve |∇f| en büyük değişim hızıdır. Bir v yönündeki yönlü türev, u = v/|v| birim vektörüyle Duf = ∇f·u’dur. (a, b) noktasındaki teğet düzlem z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b)’dir; f’nin o nokta yakınındaki doğrusal yaklaşımını verir. Zincir kuralı: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.

Noktadaki gradyan

fx = 4xe0,5y → fx(1, 0) = 4
fy = x²e0,5y → fy(1, 0) = 1

Birim vektör

|v| = √(2² + (−4)²) = 4,472
u = (0,4472, −0,8944)

Skaler çarpım

Duf = 4·0,4472 + 1·(−0,8944) = 0,8944

Cevap

Duf = 0,8944
6.Çok değişkenli analiz

Cevap: I = 0,8591

Kritik noktalar ve çift katlı integraller: bir kritik noktada fx = fy = 0’dır. D = fxxfyy − fxy² ile ikinci türev testi: D > 0 ve fxx > 0 yerel minimum, D > 0 ve fxx < 0 yerel maksimum, D < 0 eyer noktasıdır ve D = 0 hiçbir şeye karar vermez. Genel bir bölge üzerindeki çift katlı integralde iç sınırlar bölgeyi çevreleyen eğriler olsun; diskler ve daireler için kutupsal koordinatları kullanın: x = r cos θ, y = r sin θ ve dA = r dr dθ (r çarpanını unutmayın).

Bölge

0 ≤ x ≤ y, 0 ≤ y ≤ 1

Ters sıra

I = ∫01 ∫0y ey² dx dy = ∫01 y·ey² dy

u = y² yerine koyma

I = [ey²/2]01 = 0,8591

Cevap

I = 0,8591
7.Diferansiyel denklemler

Cevap: y(0.5) = 0,3679

İkinci mertebeden doğrusal denklemler: y″ + b·y′ + c·y = 0 için y = ert deneyin: bu, r² + b·r + c = 0 karakteristik denklemini verir. İki farklı gerçek kök r₁ ≠ r₂, y = A·er₁t + B·er₂t verir (aşırı sönümlü); çift kök r, y = (A + Bt)·ert verir (kritik sönümlü); −α ± jω karmaşık kökleri y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) verir (az sönümlü, salınımlı). Başlangıç değerleri y(0) ve y′(0), A ile B’yi belirler. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 biçiminde yazıldığında ωn doğal frekans, ζ sönüm oranıdır: ζ < 1 salınım yapar. Sabit bir girişle, y″ + by′ + cy = c·K, çözüm K sürekli değeri artı serbest tepkidir.

Karakteristik kökler

(r + 1)(r + 2) = 0 → r = −1, −2

Başlangıç değerlerinden sabitler

A + B = 1, −1A − 2B = -2
A = 0, B = 1

Hesaplayın

y(0,5) = 0·e−0,5 + 1·e−1 = 0,3679

Cevap

y(0,5) = 0,3679
8.Diferansiyel denklemler

Cevap: y(1) = 2,002

İkinci mertebeden doğrusal denklemler: y″ + b·y′ + c·y = 0 için y = ert deneyin: bu, r² + b·r + c = 0 karakteristik denklemini verir. İki farklı gerçek kök r₁ ≠ r₂, y = A·er₁t + B·er₂t verir (aşırı sönümlü); çift kök r, y = (A + Bt)·ert verir (kritik sönümlü); −α ± jω karmaşık kökleri y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) verir (az sönümlü, salınımlı). Başlangıç değerleri y(0) ve y′(0), A ile B’yi belirler. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 biçiminde yazıldığında ωn doğal frekans, ζ sönüm oranıdır: ζ < 1 salınım yapar. Sabit bir girişle, y″ + by′ + cy = c·K, çözüm K sürekli değeri artı serbest tepkidir.

Sürekli değer ve kökler

yss = 2, r = −1,5 ± 5j

Başlangıç değerlerinden sabitler

y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −1,5A + 5B = 0 → B = −0,6

Hesaplayın

y(1) = 2·(1 − e−1,5(cos 5 + 0,3·sin 5)) = 2,002

Cevap

y(1) = 2,002

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-2