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 − 9x) − x) limitini bulun.
f(x) = √(x2 − 9x) − xx → ∞
L =
2.LimitlerZor
L = limx→0 (ex − 1 − x)/x² limitini bulun.
f(x) = (ex − 1 − x)/x²x → 0
L =
3.TürevlerOrta
f(x) = ln(3x2 + 2) olsun. f′(−1)'i bulun.
f(x) = ln(3x2 + 2)x = −1
f′(−1) =
4.TürevlerZor
f(x) = x3 + 1,5x2 + 6 olsun. Yerel maksimumun x koordinatı x'i bulun.
f(x) = x3 + 1,5x2 + 6
x =
5.İntegrallerOrta
I = ∫₀2 x·cos x dx değerini hesaplayın (x radyan cinsinden).
∫₀2 x·cos x dx
I =
6.İntegrallerZor
y = 4x doğrusu ile y = x² parabolü arasındaki bölge x ekseni etrafında döndürülüyor. Cismin hacmini V bulun.
y = 4xy = x²
V =
7.Karmaşık sayılarOrta
Diyagram z = 2 + j4 sayısını gösteriyor. w = 2∠90° iken z·w sayısını temsil eden noktaya tıklayın.
z = 2 + j4w = 2∠90°
1A (8 − j4)
2B (−8 + j4)
3C (−4 + j2)
4D (4 + j8)
8.Karmaşık sayılarZor
n = 6 ve w = 729∠180° için zⁿ = w denkleminin kökleri, k = 0, 1, …, 5 olmak üzere zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n)’dir. z₂ kökünün sanal kısmını bulun.
w = 729∠180°n = 6k = 2
Im(z₂) =
9.Diferansiyel denklemlerOrta
440 °C’deki dövme çelik bir parça 26 °C’deki bir atölyede soğumaya bırakılıyor. Newton’un soğuma yasasını izler: dT/dt = −k·(T − Tₐ). k = 0,03 min⁻¹ ile 29 dakika sonraki sıcaklığı T değerini bulun.
Bir büyüklük ortalaması 50 ve standart sapması 20 olan normal dağılımlıdır. Değerlerin hangi oranı P 26'ün üstündedir?
μ = 50σ = 20x = 26
P =
19.Normal dağılımOrta
IQ puanları, ortalaması 100 puan ve standart sapması 15 puan olan normal dağılıma uyar. Hangi oran 70 ile 130,75 puan arasındadır? P değerini ondalık sayı olarak verin.
μ = 100σ = 15x1 = 70x2 = 130,75
P =
20.Normal dağılımZor
teslimat süreleri, ortalaması 32 min ve standart sapması 6 min olan normal dağılıma uyar. Altında kalan değerlerin oranı %97,5 olan x değerini bulun (97,5. yüzdelik).
μ = 32σ = 6P = 97,5%
x = min
3Çözeltiler
1.Limitler
Cevap: L = −4,5
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) = −9x/(√(x2 − 9x) + x)
x’e bölün
f(x) = −9/(√(1 + (−9)/x) + 1)
x → ∞ alın
L = −9/(1 + 1) = −4,5
Cevap
L = −4,5
2.Limitler
Cevap: L = 0,5
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).
Birinci uygulama
(1·ex − 1)/(2x) → 0/0
İkinci uygulama
1·ex/2
x = 0 koyun
L = 1·1/2 = 0,5
Cevap
L = 0,5
3.Türevler
Cevap: f′(−1) = −1,2
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.
Logaritma için zincir kuralı
f′(x) = 6x/(3x2 + 2)
Yerine koyun
f′(−1) = −6/5 = −1,2
Cevap
f′(−1) = −1,2
4.Türevler
Cevap: x = −1
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.
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
(2·sin 2 + cos 2) − (0 + 1) = 0,4024
Cevap
I = 0,4024
6.İntegraller
Cevap: V = 428,9
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.
Kesişim noktaları
4x = 1x² → x = 0, x = 4
Rondela (pul) yöntemi
V = π∫₀4 ((4x)² − (1x²)²) dx
İntegral alın
V = π(16·4³/3 − 1·4⁵/5) = π·136,5 = 428,9
Cevap
V = 428,9
7.Karmaşık sayılar
Cevap: B (−8 + j4)
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 + j4 → B
Cevap
B (−8 + j4)
8.Karmaşık sayılar
Cevap: Im(z₂) = 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.
Köklerin modülü
7291/6 = 3
Kökün argümanı
θ₂ = (180° + 360°·2)/6 = 150°
Dikdörtgen biçim
z₂ = 3·(cos 150° + j sin 150°) = −2,598 + j1,5
Im(z₂) = 1,5
Cevap
Im(z₂) = 1,5
6 kök, yarıçapı 3 olan çember üzerinde, birbirinden 60° arayla durur.
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: T = 199,4 °C
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 yasasının çözümü
T(t) = 26 + 414·e−0,03t
t’yi yerine koyun
T(29) = 26 + 414·0,419 = 199,4 °C
Cevap
T = 199,4 °C
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: y(1) = 0,06674
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.
Karmaşık kökler
r = −2 ± 2j
Sabitler
A = 1, B = 2·1/2 = 1
Hesaplayın
y(1) = e−2(1·cos 2 + 1·sin 2) = 0,06674
Cevap
y(1) = 0,06674
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: det A = −102
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 = 19, M₁₂ = 12, M₁₃ = 1
Kofaktör açılımı
det A = (−2)·19 − 5·12 + (−4)·1 = −102
Cevap
det A = −102
12.Matrisler ve determinantlar
Cevap: x = 3,28
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 = (−4)·6 − 1·1 = −25
x sütununu değiştirin
det Aₓ = (−12)·6 − 1·10 = −82
x = −82/(−25) = 3,28
Cevap
x = 3,28
y = 1,12
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: k = −13,5
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 sıfıra eşit
a·b = (−4)·6 + (−2)·k + 3·(−1) = 0
−27 + (−2)·k = 0
k için çözün
k = −(−27)/(−2) = −13,5
Cevap
k = −13,5
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: V = 22
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 b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = 1·(−3) − (−1)·2 = −1
(b × c)y = bzcx − bxcz = (−1)·(−3) − 0·(−3) = 3
(b × c)z = bxcy − bycx = 0·2 − 1·(−3) = 3
a ile skaler çarpım
a·(b × c) = (−1)·(−1) + 3·3 + 4·3 = 22
V = |22| = 22
Cevap
V = 22
15.Olasılık
Cevap: P = 0,4667
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 = 7/10 · 6/9 = 42/90 = 0,4667
Cevap
P = 0,4667
16.Olasılık
Cevap: σY = 0,7314
Kesikli rastgele değişkenler: bir olasılık dağılımı, bir değişkenin alabileceği her x değerini p(x) olasılığıyla listeler; olasılıklar 0 ile 1 arasındadır ve toplamları 1’dir. Beklenen değer (ortalama) E(X) = Σx·p(x)’tir, yani uzun vadeli ortalamadır. Varyans Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²’dir ve standart sapma σ = √Var(X)’tir. Doğrusal bir değişimde Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) ve σY = |a|·σX’tir; sabit eklemek yayılımı değiştirmez.
X’in yayılımı
μ = 2,4, Var(X) = 2,14, σX = 1,463
Doğrusal değişim
σY = |0,5|·1,463 = 0,7314
Cevap
σY = 0,7314
Ortalama ise kayar: E(Y) = 0,5·2,4 + 10 = 11,2.
17.Betimsel istatistik
Cevap: s = 16,06
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 = −1,2
Standart normal tablo
Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849
Cevap
P = 0,8849
19.Normal dağılım
Cevap: P = 0,9571
Normal dağılım: bir x değerini z = (x − μ)/σ ile z puanına çevirin; z, ortalamadan kaç standart sapma uzakta olunduğunu sayar. z tablosu (ya da Φ(z)) z’nin solundaki alanı, yani P(X < x) değerini verir. Sağdaki alan 1 − Φ(z), iki değer arasındaki alan ise bu iki alanın farkıdır.
z puanları
z₁ = (70 − 100)/15 = −2
z₂ = (130,75 − 100)/15 = 2,05
Aradaki alan
P = Φ(2,05) − Φ(−2) = 0,9798 − 0,02275 = 0,9571
Cevap
P = 0,9571
20.Normal dağılım
Cevap: x = 43,76 min
Normal dağılım: bir x değerini z = (x − μ)/σ ile z puanına çevirin; z, ortalamadan kaç standart sapma uzakta olunduğunu sayar. z tablosu (ya da Φ(z)) z’nin solundaki alanı, yani P(X < x) değerini verir. Sağdaki alan 1 − Φ(z), iki değer arasındaki alan ise bu iki alanın farkıdır.