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 − 8x) − x) limitini bulun.
f(x) = √(x2 − 8x) − xx → ∞
L =
2.LimitlerZor
x radyan cinsinden olmak üzere L = limx→0 (1 − cos 3x)/(3x²) limitini bulun.
f(x) = (1 − cos 3x)/(3x²)x → 0
L =
3.TürevlerOrta
f(x) = (−2x − 1)3 olsun. f′(−1)'yi bulun.
f(x) = (−2x − 1)3x = −1
f′(−1) =
4.TürevlerZor
f(x) = 2x2 − x + 6 fonksiyonunun x = 2 noktasındaki teğeti y eksenini y = b'de keser. b'yi bulun.
f(x) = 2x2 − x + 6x = 2
b =
5.İntegrallerOrta
I = ∫02 e−0,5x dx'i hesaplayın.
f(x) = e−0,5x[0, 2]
I =
6.İntegrallerZor
y = 1 − x² parabolü ile x ekseni arasındaki bölgenin alanı A'ı bulun.
y = 1 − x²
A =
7.Karmaşık sayılarOrta
z = 2,5·ej0,4 sayısının açısı radyan cinsindendir. Sanal kısmını bulun: b.
r = 2,5θ = 0,4 rad
b =
8.Karmaşık sayılarZor
z² + 5z + 31,25 = 0 denklemini çözün. Kökler a ± jb’dir; b > 0 değerini bulun.
p = 5q = 31,25
b =
9.Diferansiyel denklemlerOrta
5 °C’deki bir kutu gazoz buzdolabından çıkarılıp 23 °C’deki bir odaya alınıyor. Newton’un soğuma yasasını izler: dT/dt = −k·(T − Tₐ). k = 0,03 min⁻¹ ile 27 dakika sonraki sıcaklığı T değerini bulun.
T0 = 5 °CTa = 23 °Ck = 0,03 min⁻¹t = 27 min
T = °C
10.Diferansiyel denklemlerZor
x > 0 için y(1) = −2 koşuluyla y′ + y/x = 6 başlangıç değer problemini çözün. y(2) değerini bulun.
y′ + y/x = 6y(1) = −2
y(2) =
11.Matrisler ve determinantlarOrta
Gösterilen 3×3 A matrisinin determinantı det A'ı bulun.
A = [4 0 2; 5 −5 5; 1 −1 2]
det A =
12.Matrisler ve determinantlarZor
Gösterilen A matrisinin büyük özdeğeri λ'ı bulun.
A = [5 1; −5 −1]
λ =
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımOrta
Sabit bir F = (−15, −30, 25) N kuvveti, bir cisme A(−2, −5, 5) noktasından B(1, 0, −5) noktasına doğrusal hareket ederken etki ediyor. Koordinatlar metre cinsindendir. Kuvvetin yaptığı işi W bulun.
F = (−15, −30, 25) NA(−2, −5, 5) mB(1, 0, −5) m
W = J
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımZor
F = (−30, 10, −40) N kuvveti A(−1, −2, 1) noktasına etki ediyor. Koordinatlar metre cinsindendir. Kuvvetin O(−2, 3, 2) noktası noktasına göre momentinin büyüklüğünü |M| bulun.
F = (−30, 10, −40) NA(−1, −2, 1) mO(−2, 3, 2) m
|M| = N·m
15.OlasılıkOrta
Hilesiz bir zar 4 kez atılıyor. En az bir altı gelme olasılığı P nedir?
n = 4
P =
16.OlasılıkZor
X gösterilen dağılıma sahiptir ve Y = 3X + 5. Y’nin standart sapmasını σY bulun.
Bir büyüklük ortalaması 60 ve standart sapması 5 olan normal dağılımlıdır. Değerlerin hangi oranı P 50'ün altındadır?
μ = 60σ = 5x = 50
P =
19.Normal dağılımOrta
torba ağırlıkları, ortalaması 250 g ve standart sapması 5 g olan normal dağılıma uyar. Hangi oran 240,25 ile 255,25 g arasındadır? P değerini ondalık sayı olarak verin.
μ = 250σ = 5x1 = 240,25x2 = 255,25
P =
20.Normal dağılımZor
sınav puanları, ortalaması 65 puan ve standart sapması 10 puan olan normal dağılıma uyar. Altında kalan değerlerin oranı %75 olan x değerini bulun (75. yüzdelik).
μ = 65σ = 10P = 75%
x = puan
3Çözeltiler
1.Limitler
Cevap: L = −4
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) = −8x/(√(x2 − 8x) + x)
x’e bölün
f(x) = −8/(√(1 + (−8)/x) + 1)
x → ∞ alın
L = −8/(1 + 1) = −4
Cevap
L = −4
2.Limitler
Cevap: L = 1,5
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·sin 3x/(6x) → 0/0
İkinci uygulama
9·cos 3x/6
x = 0 koyun
L = 9/6 = 1,5
Cevap
L = 1,5
3.Türevler
Cevap: f′(−1) = −6
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.
Zincir kuralı
f′(x) = 3·(−2x − 1)2·(−2)
Yerine koyun
f′(−1) = 3·12·(−2) = −6
Cevap
f′(−1) = −6
4.Türevler
Cevap: b = −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.
Nokta ve eğim
f(2) = 12
f′(x) = 4x − 1 → f′(2) = 7
x = 0'da teğet
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 12 − 7·2 = −2
Cevap
b = −2
5.İntegraller
Cevap: I = 1,264
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.
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
1 − x² = 0 → x = ±1
İntegral alın
A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333
Cevap
A = 1,333
7.Karmaşık sayılar
Cevap: b = 0,9735
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.
Euler formülü
z = 2,5·(cos 0,4 + j sin 0,4)
Bileşenler (radyan)
a = 2,5·cos 0,4 = 2,303
b = 2,5·sin 0,4 = 0,9735
b = 0,9735
Cevap
b = 0,9735
8.Karmaşık sayılar
Cevap: b = 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 = 25 − 125 = −100 < 0
İkinci derece denklem formülü
z = (−5 ± j√100)/2 = −2,5 + j5, −2,5 − j5
Cevap
b = 5
Cevap
b = 5
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: T = 14,99 °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) = 23 + (−18)·e−0,03t
t’yi yerine koyun
T(27) = 23 + (−18)·0,4449 = 14,99 °C
Cevap
T = 14,99 °C
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: y(2) = 3,5
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 = e∫1/x dx = x1
İntegral alın
(x1y)′ = 6x → x1y = 6x2/2 + C
Başlangıç koşulu
−2 = 6/2 + C → C = −5
Hesaplayın
y(2) = (6·22/2 + (−5))/21 = 3,5
Cevap
y(2) = 3,5
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: det A = −20
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 = −5, M₁₂ = 5, M₁₃ = 0
Kofaktör açılımı
det A = 4·(−5) − 0·5 + 2·0 = −20
Cevap
det A = −20
12.Matrisler ve determinantlar
Cevap: λ = 4
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.
Karakteristik denklem
λ² − (4)λ + (0) = 0
Çözün
λ = (4 ± √(16))/2 → λ = 0, 4
λ = 4
Cevap
λ = 4
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: W = −445 J
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.
Yer değiştirme
d = B − A = (1, 0, −5) − (−2, −5, 5) = (3, 5, −10) m
İş
W = F·d = (−15)·3 + (−30)·5 + 25·(−10) = −445 J
Cevap
W = −445 J
Negatif iş: kuvvet çoğunlukla harekete karşı etki ediyor.
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: |M| = 261,9 N·m
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.
O’dan A’ya konum vektörü
r = A − O = (−1, −2, 1) − (−2, 3, 2) = (1, −5, −1) m
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.
Tümleyen
P(altı yok) = (5/6)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177
Cevap
P = 0,5177
16.Olasılık
Cevap: σY = 3,969
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 = 1,5, Var(X) = 1,75, σX = 1,323
Doğrusal değişim
σY = |3|·1,323 = 3,969
Cevap
σY = 3,969
Ortalama ise kayar: E(Y) = 3·1,5 + 5 = 9,5.
17.Betimsel istatistik
Cevap: s = 16,79
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 = −2
Standart normal tablo
Φ(−2) = 0,02275
P = 0,02275
Cevap
P = 0,02275
19.Normal dağılım
Cevap: P = 0,8276
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.
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.