Analiz 2: hızlı tekrar paketi

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

Yeni sorular Derse 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: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
Temel integraller: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Eğriler arasındaki alan: ∫_a^b (f − g) dx

Yöntem

Mümkünse integrali alınan ifadeyi basit terimlerin toplamı olarak yeniden yazın.
Kuvvet kuralını uygulayın: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1); e^x, 1/x, sin ve cos için standart integralleri kullanın.
Bir fonksiyonu ve türevini bir arada gördüğünüzde değişken değiştirme kullanın.
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 |a_k+1/a_k|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Yakınsaklık yarıçapı: R = lim |c_k/c_k+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

Türü belirleyin: aritmetik (sabit fark), geometrik (sabit oran), standart bir seri, bir kuvvet serisi ya da bir Taylor polinomu.
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.
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.
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: f_x = ∂f/∂x (y constant), f_xy = f_yx
Gradyan: ∇f = (f_x, f_y), largest slope |∇f|
Yönlü türev: D_uf = ∇f·u, u = v/|v|
Teğet düzlem: z = f(a, b) + f_x(x − a) + f_y(y − b)
Zincir kuralı: dz/dt = f_x·dx/dt + f_y·dy/dt
İkinci türev testi: D = f_xxf_yy − f_xy²: D > 0, f_xx > 0 minimum; D > 0, f_xx < 0 maximum; D < 0 saddle
Çift katlı integral: ∬_R f dA = ∫_a^b∫_g(x)^h(x) f dy dx
Kutupsal koordinatlar: x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ

Yöntem

Kısmi türevde öbür değişkeni sabit sayın ve tek değişkenli kuralları kullanın.
Gradyan sorularında ∇f = (f_x, f_y) değerini noktada hesaplayın; en dik eğim için |∇f|’i, yönlü türev için bir u birim vektörüyle ∇f·u’yu kullanın.
Ekstremumlar için f_x = 0 ve f_y = 0 denklemlerini birlikte çözün, sonra her noktayı D = f_xx·f_yy − f_xy² ile sınıflandırın.
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 = y₀e^kt
Yarı ömür: k = ln 2 / t_½
Newton’un soğuma yasası: T(t) = T_a + (T₀ − T_a)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

I = ∫₀¹ x·cos x dx değerini hesaplayın (x radyan cinsinden).

∫₀¹ x·cos x dx

I =

2.İntegrallerZor

y = 4 − x² parabolü ile x ekseni arasındaki bölgenin alanı A'ı bulun.

y = 4 − x²

A =

3.Diziler ve serilerOrta

Σ_k=1^∞ k²·5ᵏ·(x + 2)ᵏ kuvvet serisi x₀ = −2 çevresindeki bir aralıkta yakınsar. Bu aralığın sağ ucunu, x, bulun.

Σ k²·5ᵏ·(x + 2)ᵏx₀ = −2

x =

4.Diziler ve serilerZor

f(x) = eˣ, x = 0,2 noktasında 4. dereceden Maclaurin polinomuyla yaklaşıklanıyor. Mümkün olan en büyük hatayı, |R₄|, bulmak için M = e^0,2 = 1,221 ile Lagrange hata sınırını M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! kullanın.

f(x) = eˣn = 4x = 0,2M = 1,221

|R₄| =

5.Çok değişkenli analizOrta

f(x, y) = 3x³y³ + 5x² − 2y³ + 3xy için (−1, −1) noktasında f’nin en büyük değişim hızını, yani |∇f| değerini, bulun.

f(x, y) = 3x³y³ + 5x² − 2y³ + 3xyP = (−1, −1)

|∇f| =

6.Çok değişkenli analizZor

R, y = x² parabolü ile y = 2x doğrusu arasındaki bölge olmak üzere I = ∬_R xy dA integralini hesaplayın.

y = x²y = 2xf = xy

I =

7.Diferansiyel denklemlerOrta

y″ + 8y′ + 16y = 0 denklemini y(0) = 2 ve y′(0) = 1 ile çözün. y(2) değerini bulun.

y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 2y′(0) = 1

y(2) =

8.Diferansiyel denklemlerZor

Bir sistem t ≥ 0 için y″ + 2y′ + 10y = 100 denklemine uyuyor ve durgun halden başlıyor: y(0) = 0, y′(0) = 0. Basamak tepkisinin tepe değerini y_max bulun.

y″ + 2y′ + 10y = 100y(0) = 0y′(0) = 0

y_max =

3Çözeltiler

1.İntegraller

Cevap: I = 0,3818

Kısmi integrasyon: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, çarpım kuralından gelir. u olarak türevi alındığında basitleşen çarpanı (x’in bir kuvveti ya da ln x), dv olarak ise integralini alabildiğiniz çarpanı (eˣ, sin x, cos x ya da u = ln x iken x) seçin. Belirli integralde u·v’yi iki sınırda hesaplayın: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. x² çarpanı iki tur gerektirir.

u ve dv’yi seçin

u = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x

İlkel fonksiyon

∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x

Limitler

(1·sin 1 + cos 1) − (0 + 1) = 0,3818

Cevap

I = 0,3818

2.İntegraller

Cevap: A = 10,67

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.

Sıfırlar

4 − x² = 0 → x = ±2

İntegral alın

A = [4x − x³/3]₋₂² = 5,333 − (−5,333) = 10,67

Cevap

A = 10,67

3.Diziler ve seriler

Cevap: x = −1,8

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 |a_k+1/a_k|; kök testi: L = lim |a_k|^1/k. L < 1 yakınsar, L > 1 ıraksar, L = 1 hiçbir şeye karar vermez. Bir kuvvet serisi Σc_k(x − x₀)ᵏ, R = lim |c_k/c_k+1| olmak üzere |x − x₀| < R için yakınsar; terimleri 0’a azalan değişen işaretli bir seri yakınsar.

Katsayılar

c_k/c_k+1 = (1/5)·(k/(k + 1))² → 1/5

Yarıçap

R = 0,2

Aralık

−2,2 < x < −1,8

x = −1,8

Cevap

x = −1,8

Oran testi iki uç noktada bir şey söylemez; bunlar ayrıca denetlenmelidir.

4.Diziler ve seriler

Cevap: |R₄| = 3,257 × 10⁻⁶

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.

Türev üzerindeki sınır

M = e^0,2 = 1,221

Lagrange sınırı

|R₄| ≤ 1,221·0,2⁵/5! = 3,257 × 10⁻⁶

Cevap

|R₄| = 3,257 × 10⁻⁶

Gerçek hata daha küçüktür: |f(0,2) − P₄(0,2)| = 2,758 × 10⁻⁶.

5.Çok değişkenli analiz

Cevap: |∇f| = 28,43

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

Kısmi türevler

f_x = 9x²y³ + 10x + 3y → f_x(−1, −1) = −22

f_y = 9x³y² − 6y² + 3x → f_y(−1, −1) = −18

Gradyanın uzunluğu

|∇f| = √((−22)² + (−18)²) = 28,43

Cevap

|∇f| = 28,43

6.Çok değişkenli analiz

Cevap: I = 2,667

Kritik noktalar ve çift katlı integraller: bir kritik noktada f_x = f_y = 0’dır. D = f_xxf_yy − f_xy² ile ikinci türev testi: D > 0 ve f_xx > 0 yerel minimum, D > 0 ve f_xx < 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).

Kesişim noktaları

x² = 2x → x = 0, x = 2

İç integral

∫_x²^2x xy dy = x·(4x² − x⁴)/2

Dış integral

I = ∫₀² (4x³ − x⁵)/2 dx = 2,667

Cevap

I = 2,667

7.Diferansiyel denklemler

Cevap: y(2) = 0,006709

İkinci mertebeden doğrusal denklemler: y″ + b·y′ + c·y = 0 için y = e^rt deneyin: bu, r² + b·r + c = 0 karakteristik denklemini verir. İki farklı gerçek kök r₁ ≠ r₂, y = A·e^r₁t + B·e^r₂t verir (aşırı sönümlü); çift kök r, y = (A + Bt)·e^rt 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″ + 2ζω_ny′ + ω_n²y = 0 biçiminde yazıldığında ω_n doğal frekans, ζ sönüm oranıdır: ζ < 1 salınım yapar. Sabit bir girişle, y″ + by′ + cy = c·K, çözüm K sürekli değeri artı serbest tepkidir.

Çift kök

(r + 4)² = 0 → r = −4

Sabitler

A = y(0) = 2

y′(0) = B − 4A → B = 1 + 8 = 9

Hesaplayın

y(2) = (2 + 9·2)·e⁻⁸ = 0,006709

Cevap

y(2) = 0,006709

8.Diferansiyel denklemler

Cevap: y_max = 13,51

Sürekli değer ve kökler

y_ss = 10, r = −1 ± 3j

Başlangıç değerlerinden sabitler

y(0) = 10 + A = 0 → A = −10

y′(0) = −1A + 3B = 0 → B = −3,333

Tepe

t = π/3 = 1,047

y_max = 10·(1 + e^−1·π/3) = 13,51

Cevap

y_max = 13,51

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-2