İşleme uygun biçimi seçin: toplama ve çıkarma için dikdörtgen a + jb, çarpma, bölme, kuvvet ve kökler için kutupsal r∠θ.
j² = −1 ile açarak çarpın; bölmek için pay ve paydayı paydanın eşleniğiyle çarpın.
r = √(a² + b²) ile ve θ’yı noktanın bir çiziminden (bölgeyi denetleyin) bularak çevirin; geri dönmek için a = r cos θ, b = r sin θ kullanın.
Kuvvetler için De Moivre’i, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ, kullanın; zⁿ = R∠φ için n kökün hepsini R1/n∠((φ + 360°k)/n) olarak listeleyin.
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
Matrisler ve determinantlar
2×2 determinant
det = ad − bc
2×2 ters matris
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Ürün
(AB)ij = Σk AikBkj
Özdeğerler
det(A − λI) = 0
Cramer kuralı
xi = det(Ai)/det(A)
Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Büyüklük
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Birim vektör
û = a/|a|
Açıdan bileşenler
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Skaler çarpım
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a’nın b üzerindeki skaler izdüşümü
a·b/|b|
İş
W = F·d
Vektörel çarpım
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Alanlar
paralelkenar |a × b|, üçgen ½|a × b|
O’ya göre moment
MO = r × F, r = A − O
Paralelyüzlünün hacmi
V = |a·(b × c)|
Yöntem
Her vektörü bileşenleriyle yazın; büyüklük ve açıyla verilen bir kuvvet için F·cos θ ve F·sin θ kullanın.
Uzunluklar ve doğrultular için √(x² + y² + z²) büyüklüğünü ve a/|a| birim vektörünü kullanın.
Açılar, izdüşümler, diklik ve iş için skaler çarpımı kullanın: a·b = |a||b|cos θ.
Dik vektörler, alanlar ve momentler için vektörel çarpımı kullanın: üç bileşeni dikkatle yazın ve a × b sırasını koruyun.
Olasılık
Tümleyen
P(not A) = 1 − P(A)
Toplama kuralı
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Bağımsız olaylar
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Koşullu olasılık
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binom
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
Betimsel istatistik
Ortalama
x̄ = Σx/n
Örneklem standart sapması
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Medyan
sıralı verinin ortadaki değeri
z puanı
z = (x − μ)/σ
Normal dağılım
68% ±1σ içinde, 95% ±2σ içinde
Normal dağılım
z puanı
z = (x − μ)/σ
x’in altında
P(X < x) = Φ(z)
x’in üstünde
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Arasında
Φ(z2) − Φ(z1)
Yüzdelik
x = μ + z·σ
Yöntem
Değeri z puanına çevirin: z = (x − μ)/σ.
z’nin solundaki alan olan Φ(z)’yi tablodan bulun.
Sağdaki alan için 1 − Φ(z) kullanın; bir aralık için iki sol alanı birbirinden çıkarın.
Bir yüzdelik için geriye doğru çalışın: alan için z’yi bulun, sonra x = μ + z·σ.
2Alıştırma soruları
1.LimitlerOrta
L = limx→∞ (√(x2 − 5x) − x) limitini bulun.
f(x) = √(x2 − 5x) − xx → ∞
L =
2.LimitlerZor
x radyan cinsinden olmak üzere L = limx→0 ln(1 + 3x)/sin(4x) limitini bulun.
f(x) = ln(1 + 3x)/sin(4x)x → 0
L =
3.TürevlerOrta
f(x) = x·sin(2x) olsun, x radyan cinsinden. f′(1)'i bulun.
f(x) = x·sin(2x)x = 1 rad
f′(1) =
4.TürevlerZor
f(x) = x3 − 15x2 + 63x + 3 olsun. Yerel maksimumun x koordinatı x'i bulun.
f(x) = x3 − 15x2 + 63x + 3
x =
5.İntegrallerOrta
y = 3x eğrisinin altında, x = 0’dan x = 4’e kadar olan bölge x ekseni etrafında döndürülüyor. Cismin (bir koni) hacmini V bulun.
y = 3x0 ≤ x ≤ 4
V =
6.İntegrallerZor
y = 9 − x² parabolü ile x ekseni arasındaki bölgenin alanı A'ı bulun.
y = 9 − x²
A =
7.Karmaşık sayılarOrta
Diyagram z = −4 + j4 sayısını gösteriyor. w = 2∠90° iken z·w sayısını temsil eden noktaya tıklayın.
z = −4 + j4w = 2∠90°
1A (−8 − j8)
2B (8 + j8)
3C (−2 − j2)
4D (−4 − j4)
8.Karmaşık sayılarZor
z² + 3z + 3,25 = 0 denklemini çözün. Kökler a ± jb’dir; gerçel kısmı, a, bulun.
p = 3q = 3,25
a =
9.Diferansiyel denklemlerOrta
320 °C’deki dövme çelik bir parça 23 °C’deki bir atölyede soğumaya bırakılıyor. 10 dakika sonra sıcaklığı 222 °C’dir. Newton’un soğuma yasasını izler: dT/dt = −k·(T − Tₐ). Başlangıçtan ne kadar süre sonra, t, 103 °C’ye ulaşır?
T0 = 320 °CTa = 23 °CT(10) = 222 °CT = 103 °C
t = min
10.Diferansiyel denklemlerZor
Bir sistem t ≥ 0 için y″ + 2y′ + 5y = 10 denklemine uyuyor ve durgun halden başlıyor: y(0) = 0, y′(0) = 0. Basamak tepkisinin tepe değerini ymax bulun.
y″ + 2y′ + 5y = 10y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrisler ve determinantlarOrta
Gösterilen 3×3 A matrisinin determinantı det A'ı bulun.
A = [3 0 5; 0 −5 4; −4 4 −5]
det A =
12.Matrisler ve determinantlarZor
3x + 2y = −2 ve 3x − 4y = −3 sistemini çözün. x'yi bulun.
3x + 2y = −23x − 4y = −3
x =
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımOrta
a = (−4, 4, 5) vektörünün b = (−6, 0, 2) vektörü üzerindeki skaler izdüşümünü compb a bulun, yani a vektörünün b doğrultusundaki bileşenini.
a = (−4, 4, 5)b = (−6, 0, 2)
compb a =
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımZor
a = (−6, −6, −3) ve b = (4, 3, −1) için a × b vektörel çarpımının z bileşenini (a × b)z bulun.
a = (−6, −6, −3)b = (4, 3, −1)
(a × b)z =
15.OlasılıkOrta
Bir torbada 8 kırmızı ve 3 mavi top var. İlkini geri koymadan iki top çekiyorsunuz. İkisinin de kırmızı olma olasılığı P nedir?
8 / 3
P =
16.OlasılıkZor
6 parça test ediliyor ve her biri bağımsız olarak 0,4 olasılıkla bozuluyor. En fazla birinin bozulma olasılığı P nedir?
Bir büyüklük ortalaması 170 ve standart sapması 10 olan normal dağılımlıdır. Değerlerin hangi oranı P 160'ün altındadır?
μ = 170σ = 10x = 160
P =
19.Normal dağılımOrta
Standart normal eğri altında, −z ile z arasındaki gölgeli alan 0,6372 olacak şekilde z’yi sürükleyin. z’yi iki ondalıkla bulun.
A = 0,6372
z =
20.Normal dağılımZor
sınav puanları, ortalaması 65 puan ve standart sapması 10 puan olan normal dağılım gösterir. Gölgeli en üst %70 sağında kalacak şekilde kesme değerini sürükleyin. Kesme değerini x bulun.
μ = 65 puanσ = 10 puan70%
x = puan
3Çözeltiler
1.Limitler
Cevap: L = −2,5
Limitler: önce doğrudan yerine koymayı deneyin. 0/0 verirse önce sadeleştirin: çarpanlarına ayırıp ortak çarpanı sadeleştirin ya da eşlenikle çarpın. x → ∞ iken pay ve paydayı x’in en yüksek kuvvetine bölün. L'Hôpital kuralı: f/g 0/0 veya ∞/∞ veriyorsa lim f/g = lim f′/g′; pay ve paydanın türevi ayrı ayrı alınır (bölüm kuralıyla değil).
Eşlenikle çarpın
f(x) = −5x/(√(x2 − 5x) + x)
x’e bölün
f(x) = −5/(√(1 + (−5)/x) + 1)
x → ∞ alın
L = −5/(1 + 1) = −2,5
Cevap
L = −2,5
2.Limitler
Cevap: L = 0,75
Limitler: önce doğrudan yerine koymayı deneyin. 0/0 verirse önce sadeleştirin: çarpanlarına ayırıp ortak çarpanı sadeleştirin ya da eşlenikle çarpın. x → ∞ iken pay ve paydayı x’in en yüksek kuvvetine bölün. L'Hôpital kuralı: f/g 0/0 veya ∞/∞ veriyorsa lim f/g = lim f′/g′; pay ve paydanın türevi ayrı ayrı alınır (bölüm kuralıyla değil).
L'Hôpital kuralı
L = limx→0 [3/(1 + 3x)]/[4·cos 4x]
x = 0 koyun
L = 3/4 = 0,75
Cevap
L = 0,75
3.Türevler
Cevap: f′(1) = 0,077
Türev alma: f′(x) türevi grafiğin x noktasındaki eğimidir. Kuvvet kuralı: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Çarpım kuralı: (uv)′ = u′v + uv′. Zincir kuralı: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0 olan yerde grafiğin yatay teğeti vardır: maksimum, minimum ya da eyer noktası.
Çarpım ve zincir kuralı
f′(x) = sin(2x) + 2x·cos(2x)
Yerine koyun
f′(1) = 0,9093 + 2·(−0,4161) = 0,077
Cevap
f′(1) = 0,077
4.Türevler
Cevap: x = 3
Türev alma: f′(x) türevi grafiğin x noktasındaki eğimidir. Kuvvet kuralı: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Çarpım kuralı: (uv)′ = u′v + uv′. Zincir kuralı: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0 olan yerde grafiğin yatay teğeti vardır: maksimum, minimum ya da eyer noktası.
Dönel cisim hacimleri: y = f(x) eğrisi altındaki x = a’dan x = b’ye bölgeyi x ekseni etrafında döndürmek, x’teki kesiti f(x) yarıçaplı bir disk olan bir cisim oluşturur. Diskleri toplamak V = π∫ₐᵇ f(x)² dx verir. Bölge bir dış R(x) eğrisi ile bir iç r(x) eğrisi arasında olduğunda her dilim bir rondeladır: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Yarıçapların karesini çıkarmadan önce alın.
Disk yöntemi
V = π∫₀4 9x² dx
İntegral alın
V = π·9·4³/3 = 603,2
Cevap
V = 603,2
Kontrol: yarıçapı 12, yüksekliği 4 olan bir koninin hacmi (1/3)πr²h = 603,2.
6.İntegraller
Cevap: A = 36
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
9 − x² = 0 → x = ±3
İntegral alın
A = [9x − x³/3]−33 = 18 − (−18) = 36
Cevap
A = 36
7.Karmaşık sayılar
Cevap: A (−8 − j8)
Kutupsal biçim: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ; r = |z| ve θ = arg z. Dikdörtgen biçime dönüş: a = r cos θ, b = r sin θ. Argüman için bölge gerekir: θ = atan(b/a) yalnızca a > 0 için geçerlidir; a < 0 için 180° ekleyin ya da çıkarın. Kutupsal biçimde çarpma kolaydır: modülleri çarpın, argümanları toplayın; bölmek için modülleri bölün, argümanları çıkarın.
w’nun etkisi
|z·w| = 2·|z|, arg(z·w) = arg z + 90°
Nokta
z·w = −8 − j8 → A
Cevap
A (−8 − j8)
8.Karmaşık sayılar
Cevap: a = −1,5
De Moivre ve kökler: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. zⁿ = R∠φ denkleminin tam olarak n kökü vardır; hepsinin modülü R1/n’dir ve argümanları k = 0, 1, …, n − 1 için (φ + 360°·k)/n’dir: bir çember üzerinde eşit aralıklarla, 360°/n arayla dizilirler. p² < 4q olan z² + pz + q = 0 ikinci derece denkleminin karmaşık kökleri z = −p/2 ± j√(q − p²/4)’tür; gerçel katsayılı bir polinomun karmaşık kökleri her zaman a ± jb eşlenik çiftleri hâlindedir.
Diskriminant
p² − 4q = 9 − 13 = −4 < 0
İkinci derece denklem formülü
z = (−3 ± j√4)/2 = −1,5 + j, −1,5 − j
Cevap
a = −1,5
Cevap
a = −1,5
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: t = 32,76 min
Birinci mertebe diferansiyel denklemler: dy/dt = k·y’nin çözümü y = y₀·ekt’dir (k > 0 için büyüme, k < 0 için azalma); T yarı ömrü k = ln 2/T verir. Newton’un soğuma yasası dT/dt = −k·(T − Tₐ), T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt verir. y′ + p(x)·y = q(x) lineer denklemi μ = e∫p dx integrasyon çarpanıyla çözülür: (μy)′ = μq, dolayısıyla μy = ∫μq dx + C.
Soğuma sabiti
k = ln(297/199)/10 = 0,04004 min⁻¹
Hedefe ulaşma süresi
t = ln(297/80)/0,04004 = 32,76 min
Cevap
t = 32,76 min
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: ymax = 2,416
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 ± 2j
Başlangıç değerlerinden sabitler
y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −1A + 2B = 0 → B = −1
Tepe
t = π/2 = 1,571
ymax = 2·(1 + e−1·π/2) = 2,416
Cevap
ymax = 2,416
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: det A = −73
Matrisler: 2×2 matrisin determinantı ad − bc'dir. 3×3 için bir satır boyunca açın: her eleman, kendi satırı ve sütunu silinince kalan 2×2 matrisin determinantıyla çarpılır, işaretler + − + şeklinde değişir. Özdeğerler λ, det(A − λI) = 0'ı sağlar; 2×2 için bu λ² − (iz)·λ + det = 0'dır.
İlk satırın 2×2 minörleri
M₁₁ = 9, M₁₂ = 16, M₁₃ = −20
Kofaktör açılımı
det A = 3·9 − 0·16 + 5·(−20) = −73
Cevap
det A = −73
12.Matrisler ve determinantlar
Cevap: x = −0,7778
Matrisler: 2×2 matrisin determinantı ad − bc'dir. 3×3 için bir satır boyunca açın: her eleman, kendi satırı ve sütunu silinince kalan 2×2 matrisin determinantıyla çarpılır, işaretler + − + şeklinde değişir. Özdeğerler λ, det(A − λI) = 0'ı sağlar; 2×2 için bu λ² − (iz)·λ + det = 0'dır.
Katsayılar matrisinin determinantı
det A = 3·(−4) − 2·3 = −18
x sütununu değiştirin
det Aₓ = (−2)·(−4) − 2·(−3) = 14
x = 14/(−18) = −0,7778
Cevap
x = −0,7778
y = 0,1667
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: compb a = 5,376
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
Skaler çarpım
a·b = (−4)·(−6) + 4·0 + 5·2 = 34
b’nin uzunluğu
|b| = √((−6)² + 0² + 2²) = 6,325
Skaler izdüşüm
compb a = a·b/|b| = 34/6,325 = 5,376
Cevap
compb a = 5,376
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: (a × b)z = 6
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
Vektörel çarpım, bileşen bileşen
(a × b)x = aybz − azby = (−6)·(−1) − (−3)·3 = 15
(a × b)y = azbx − axbz = (−3)·4 − (−6)·(−1) = −18
(a × b)z = axby − aybx = (−6)·3 − (−6)·4 = 6
İstenen bileşen
(a × b)z = 6
Cevap
(a × b)z = 6
Kontrol: a × b her iki vektöre de diktir, bu yüzden a ve b ile skaler çarpımı sıfırdır.
15.Olasılık
Cevap: P = 0,5091
Olasılık: eşit olasılıklı sonuçlarda P(A) = uygun/toplam. Bağımsız olaylarda çarpılır: P(A ve B) = P(A)·P(B). Tümleyen çoğu zaman işe yarar: P(en az bir) = 1 − P(hiç). Binom: başarı olasılığı p olan n bağımsız denemede P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Birinci ve ikinci çekiş
P = 8/11 · 7/10 = 56/110 = 0,5091
Cevap
P = 0,5091
16.Olasılık
Cevap: P = 0,2333
Olasılık: eşit olasılıklı sonuçlarda P(A) = uygun/toplam. Bağımsız olaylarda çarpılır: P(A ve B) = P(A)·P(B). Tümleyen çoğu zaman işe yarar: P(en az bir) = 1 − P(hiç). Binom: başarı olasılığı p olan n bağımsız denemede P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Sıfır ve bir arıza
P(X = 0) = 0,66 = 0,04666
P(X = 1) = 6·0,4·0,65 = 0,1866
Toplayın
P = 0,04666 + 0,1866 = 0,2333
Cevap
P = 0,2333
17.Betimsel istatistik
Cevap: s = 18,71
Betimsel istatistik: ortalama, toplamın n'ye bölümüdür; medyan, sıralanmış verinin ortadaki değeridir (n çiftse ortadaki iki değerin ortalaması). Örneklem standart sapması s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z puanı z = (x − μ)/σ, bir değerin ortalamadan kaç standart sapma uzakta olduğunu söyler.
Betimsel istatistik: ortalama, toplamın n'ye bölümüdür; medyan, sıralanmış verinin ortadaki değeridir (n çiftse ortadaki iki değerin ortalaması). Örneklem standart sapması s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z puanı z = (x − μ)/σ, bir değerin ortalamadan kaç standart sapma uzakta olduğunu söyler.
Standartlaştırın
z = −1
Standart normal tablo
Φ(−1) = 0,1587
P = 0,1587
Cevap
P = 0,1587
19.Normal dağılım
Cevap: z = 0,91
Bir alandan z’ye geri dönmek: Φ(z), z’nin solundaki alandır. Sol kuyruk alanı A için tabloda Φ(z) = A olan z’yi bulun. Sağ kuyruk alanı A, Φ(z) = 1 − A demektir. −z ile z arasındaki merkezî alan A, her kuyrukta (1 − A)/2 bırakır, yani Φ(z) = (1 + A)/2. Bir x değeri için x = μ + zσ kullanın.
z’nin solundaki alan
Φ(z) = (1 + 0,6372)/2 = 0,8186
z tablosunu tersten okuyun
Tablonun içinde 0,8186 değerini bulun ve z’yi okuyun.
z = 0,91
Cevap
z = 0,91
20.Normal dağılım
Cevap: x = 59,8 puan
Bir alandan z’ye geri dönmek: Φ(z), z’nin solundaki alandır. Sol kuyruk alanı A için tabloda Φ(z) = A olan z’yi bulun. Sağ kuyruk alanı A, Φ(z) = 1 − A demektir. −z ile z arasındaki merkezî alan A, her kuyrukta (1 − A)/2 bırakır, yani Φ(z) = (1 + A)/2. Bir x değeri için x = μ + zσ kullanın.