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
L = limx→0 (e3x − 1 − 3x)/x² limitini bulun.
f(x) = (e3x − 1 − 3x)/x²x → 0
L =
3.TürevlerOrta
f(x) = x·sin(3x) olsun, x radyan cinsinden. f′(1,5)'i bulun.
f(x) = x·sin(3x)x = 1,5 rad
f′(1.5) =
4.TürevlerZor
f(x) = −x2 − 4x − 1 fonksiyonunun x = 2 noktasındaki teğeti y eksenini y = b'de keser. b'yi bulun.
f(x) = −x2 − 4x − 1x = 2
b =
5.İntegrallerOrta
I = ∫03 e2x dx'i hesaplayın.
f(x) = e2x[0, 3]
I =
6.İntegrallerZor
y = 4 − x² parabolü ile x ekseni arasındaki bölgenin alanı A'ı bulun.
y = 4 − x²
A =
7.Karmaşık sayılarOrta
Diyagram z = 4 − j2 sayısını gösteriyor. w = 2∠90° iken z·w sayısını temsil eden noktaya tıklayın.
z = 4 − j2w = 2∠90°
1A (−4 − j8)
2B (8 − j4)
3C (4 + j8)
4D (1 + j2)
8.Karmaşık sayılarZor
n = 5 ve w = 243∠−90° için zⁿ = w denkleminin kökleri, k = 0, 1, …, 4 olmak üzere zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n)’dir. z₂ kökünün sanal kısmını bulun.
w = 243∠−90°n = 5k = 2
Im(z₂) =
9.Diferansiyel denklemlerOrta
460 °C’deki dövme çelik bir parça 20 °C’deki bir atölyede soğumaya bırakılıyor. 35 dakika sonra sıcaklığı 330 °C’dir. Newton’un soğuma yasasını izler: dT/dt = −k·(T − Tₐ). Sabit k değerini min⁻¹ cinsinden bulun.
Gösterilen matrisler için C = AB olsun. c11 elemanını bulun (satır 1, sütun 1).
A = [−2 1; 3 1]B = [0 −4; 3 3]
c11 =
12.Matrisler ve determinantlarZor
x + y = 0 ve x + 6y = 10 sistemini çözün. x'yi bulun.
x + y = 0x + 6y = 10
x =
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımOrta
a = (−3, −2, −3) ve b = (7, −5, −3) vektörlerinin skaler çarpımını a·b bulun.
a = (−3, −2, −3)b = (7, −5, −3)
a·b =
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımZor
n̂ birim vektörü hem a = (−4, −2, 4) hem de b = (−3, 2, 2) vektörüne diktir ve pozitif z bileşenine sahiptir. Onun y bileşenini n̂y bulun.
a = (−4, −2, 4)b = (−3, 2, 2)n̂z > 0
n̂y =
15.OlasılıkOrta
Gösterilen dağılım için X’in varyansını Var(X) bulun.
x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
Var(X) =
16.OlasılıkZor
Bir oyunu oynamanın bedeli €3. 0,25 olasılıkla €9, 0,02 olasılıkla €150 kazanırsınız; aksi halde hiçbir şey kazanmazsınız. Bahis geri verilmez. Oyun başına beklenen net kazancı E(G) bulun.
Bir büyüklük ortalaması 60 ve standart sapması 20 olan normal dağılımlıdır. Değerlerin hangi oranı P 40'ün altındadır?
μ = 60σ = 20x = 40
P =
19.Normal dağılımOrta
pil ömürleri, ortalaması 500 h ve standart sapması 40 h olan normal dağılıma uyar. Hangi oran 500 ile 572 h arasındadır? P değerini ondalık sayı olarak verin.
μ = 500σ = 40x1 = 500x2 = 572
P =
20.Normal dağılımZor
sınav puanları, ortalaması 65 puan ve standart sapması 10 puan olan normal dağılıma uyar. Altında kalan değerlerin oranı %10 olan x değerini bulun (10. yüzdelik).
μ = 65σ = 10P = 10%
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 = 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).
Birinci uygulama
(3·e3x − 3)/(2x) → 0/0
İkinci uygulama
9·e3x/2
x = 0 koyun
L = 9·1/2 = 4,5
Cevap
L = 4,5
3.Türevler
Cevap: f′(1.5) = −1,926
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(3x) + 3x·cos(3x)
Yerine koyun
f′(1,5) = −0,9775 + 4,5·(−0,2108) = −1,926
Cevap
f′(1,5) = −1,926
4.Türevler
Cevap: b = 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.
Nokta ve eğim
f(2) = −13
f′(x) = −2x − 4 → f′(2) = −8
x = 0'da teğet
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −13 − (−8)·2 = 3
Cevap
b = 3
5.İntegraller
Cevap: I = 201,2
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) = e2x/2
Sınırları yerine koyun
I = (e6 − 1)/2 = (403,4 − 1)/2 = 201,2
Cevap
I = 201,2
6.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
7.Karmaşık sayılar
Cevap: C (4 + 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 = 4 + j8 → C
Cevap
C (4 + j8)
8.Karmaşık sayılar
Cevap: Im(z₂) = 2,427
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
2431/5 = 3
Kökün argümanı
θ₂ = (−90° + 360°·2)/5 = 126°
Dikdörtgen biçim
z₂ = 3·(cos 126° + j sin 126°) = −1,763 + j2,427
Im(z₂) = 2,427
Cevap
Im(z₂) = 2,427
5 kök, yarıçapı 3 olan çember üzerinde, birbirinden 72° arayla durur.
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: k = 0,01001 min⁻¹
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.
Sıcaklık farklarının oranı
e−35k = 310/440
k için çözün
k = ln(440/310)/35 = 0,01001 min⁻¹
Cevap
k = 0,01001 min⁻¹
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: y(0.5) = 2,192
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.
İntegrasyon çarpanı
μ = e2t
(e2ty)′ = 8e1,5t
Genel çözüm
y = 8/1,5·e−0,5t + C·e−2t = 5,333·e−0,5t + C·e−2t
Başlangıç koşulu
0 = 5,333 + C → C = −5,333
Hesaplayın
y(0,5) = 5,333·0,7788 + (−5,333)·0,3679 = 2,192
Cevap
y(0,5) = 2,192
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: c11 = 3
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.
Satır çarpı sütun
c11 = (−2)·0 + 1·3 = 3
Cevap
c11 = 3
12.Matrisler ve determinantlar
Cevap: x = −2
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 = 1·6 − 1·1 = 5
x sütununu değiştirin
det Aₓ = 0·6 − 1·10 = −10
x = −10/5 = −2
Cevap
x = −2
y = 2
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: a·b = −2
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.
Negatif: vektörler arasındaki açı 90°’den büyüktür.
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: n̂y = 0,212
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
(a × b)x = aybz − azby = (−2)·2 − 4·2 = −12
(a × b)y = azbx − axbz = 4·(−3) − (−4)·2 = −4
(a × b)z = axby − aybx = (−4)·2 − (−2)·(−3) = −14
Normalleştirin
a × b’nin z bileşeni negatiftir, bu yüzden −(a × b) kullanın.
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.
Ortalama
μ = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05
Karelerin ortalaması
E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75
Varyans
Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475
Cevap
Var(X) = 0,6475
16.Olasılık
Cevap: E(G) = 2,25 €
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.
Net sonuçlar
G: 6 (p = 0,25), 147 (p = 0,02), −3 (p = 0,73)
Beklenen değer
E(G) = 6·0,25 + 147·0,02 − 3·0,73 = 2,25 €
Cevap
E(G) = 2,25 €
Pozitif bir değer, ortalamada para kazandığınız anlamına gelir.
17.Betimsel istatistik
Cevap: s = 10,01
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: P = 0,4641
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 = (500 − 500)/40 = 0
z₂ = (572 − 500)/40 = 1,8
Aradaki alan
P = Φ(1,8) − Φ(0) = 0,9641 − 0,5 = 0,4641
Cevap
P = 0,4641
20.Normal dağılım
Cevap: x = 52,18 puan
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.