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→∞ (√(9x2 − 9x) − 3x) limitini bulun.
f(x) = √(9x2 − 9x) − 3xx → ∞
L =
2.LimitlerZor
L = limx→0 (e1,5x − 1 − 1,5x)/x² limitini bulun.
f(x) = (e1,5x − 1 − 1,5x)/x²x → 0
L =
3.TürevlerOrta
f(x) = x3·e0,5x olsun. f′(2)'yi bulun.
f(x) = x3·e0,5xx = 2
f′(2) =
4.TürevlerZor
f(x) = 0,5x2 + 2x − 3 fonksiyonunun x = 2 noktasındaki teğeti y eksenini y = b'de keser. b'yi bulun.
f(x) = 0,5x2 + 2x − 3x = 2
b =
5.İntegrallerOrta
I = ∫01 2x·(x² + 1)1 dx'i hesaplayın.
f(x) = 2x·(x² + 1)1[0, 1]
I =
6.İntegrallerZor
y = 1 − x² parabolü ile x ekseni arasındaki bölgenin alanı A'ı bulun.
y = 1 − x²
A =
7.Karmaşık sayılarOrta
z₁ = 5∠70° ve z₂ = 3∠80° verilmiş. w = z₁·z₂ sayısının gerçel kısmını bulun.
z₁ = 5∠70°z₂ = 3∠80°
Re(w) =
8.Karmaşık sayılarZor
z = 2 + j2 için z⁴ sayısının gerçel kısmını bulmak üzere De Moivre teoremini kullanın.
z = 2 + j2n = 4
Re(z⁴) =
9.Diferansiyel denklemlerOrta
320 °C’deki dövme çelik bir parça 26 °C’deki bir atölyede soğumaya bırakılıyor. 35 dakika sonra sıcaklığı 98 °C’dir. Newton’un soğuma yasasını izler: dT/dt = −k·(T − Tₐ). Başlangıçtan ne kadar süre sonra, t, 253 °C’ye ulaşır?
Gösterilen matrisler için C = AB olsun. c11 elemanını bulun (satır 1, sütun 1).
A = [5 3; 3 2]B = [−1 −5; 3 6]
c11 =
12.Matrisler ve determinantlarZor
Gösterilen A matrisinin büyük özdeğeri λ'ı bulun.
A = [2 −3; −4 −2]
λ =
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımOrta
a = (3, 4, 6) ve b = (2, −2, −2) vektörlerinin skaler çarpımını a·b bulun.
a = (3, 4, 6)b = (2, −2, −2)
a·b =
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımZor
Bir köşeden çıkan kenarları a = (−5, −1, 2), b = (1, 0, −1) ve c = (2, 2, −3) olan paralelyüzlünün hacmini V bulun.
a = (−5, −1, 2)b = (1, 0, −1)c = (2, 2, −3)
V =
15.OlasılıkOrta
13 kişilik bir gruptan 3 kişilik bir komite kaç farklı şekilde N seçilebilir? Sıra önemli değildir.
n = 13k = 3
N =
16.OlasılıkZor
Bir testte 12 çoktan seçmeli soru var. Tahminle cevap veren bir öğrenci her birini bağımsız olarak 0,4 olasılıkla doğru yapıyor. Tam olarak 2 doğru cevap olasılığı P nedir?
Bir büyüklük ortalaması 50 ve standart sapması 20 olan normal dağılımlıdır. Değerlerin hangi oranı P 40'ün altındadır?
μ = 50σ = 20x = 40
P =
19.Normal dağılımOrta
IQ puanları, ortalaması 100 puan ve standart sapması 15 puan olan normal dağılıma uyar. Hangi oran 88 ile 118,75 puan arasındadır? P değerini ondalık sayı olarak verin.
μ = 100σ = 15x1 = 88x2 = 118,75
P =
20.Normal dağılımZor
yetişkin erkeklerin boyları, ortalaması 178 cm ve standart sapması 7 cm olan normal dağılıma uyar. Altında kalan değerlerin oranı %25 olan x değerini bulun (25. yüzdelik).
μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
3Çözeltiler
1.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).
Eşlenikle çarpın
f(x) = −9x/(√(9x2 − 9x) + 3x)
x’e bölün
f(x) = −9/(√(9 + (−9)/x) + 3)
x → ∞ alın
L = −9/(3 + 3) = −1,5
Cevap
L = −1,5
2.Limitler
Cevap: L = 1,125
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
(1,5·e1,5x − 1,5)/(2x) → 0/0
İkinci uygulama
2,25·e1,5x/2
x = 0 koyun
L = 2,25·1/2 = 1,125
Cevap
L = 1,125
3.Türevler
Cevap: f′(2) = 43,49
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 kuralı
f′(x) = u′v + uv′ = e0,5x·(3x2 + 0,5·x3)
Yerine koyun
f′(2) = 2,718·(12 + 4) = 43,49
Cevap
f′(2) = 43,49
4.Türevler
Cevap: b = −5
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) = 3
f′(x) = x + 2 → f′(2) = 4
x = 0'da teğet
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 3 − 4·2 = −5
Cevap
b = −5
5.İntegraller
Cevap: I = 1,5
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.
Değişken değiştirme
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u1 du
İntegral alın ve sınırları koyun
I = [u2/2]12 = (4 − 1)/2 = 1,5
Cevap
I = 1,5
6.İntegraller
Cevap: A = 1,333
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: Re(w) = −12,99
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 modülü ve argümanı
|w| = 5 · 3 = 15
θ = 70° + 80° = 150°
Dikdörtgen biçim
Re(w) = 15·cos(150°) = −12,99
Im(w) = 15·sin(150°) = 7,5
Re(w) = −12,99
Cevap
Re(w) = −12,99
8.Karmaşık sayılar
Cevap: Re(z⁴) = −64
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.
Kutupsal biçim
z = 2 + j2 = 2√2∠45°
De Moivre
z⁴ = (2√2)⁴∠180° = 64∠180°
Dikdörtgen biçim
z⁴ = 64·(cos 180° + j sin 180°) = −64
Re(z⁴) = −64
Cevap
Re(z⁴) = −64
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: t = 6,434 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(294/72)/35 = 0,0402 min⁻¹
Hedefe ulaşma süresi
t = ln(294/227)/0,0402 = 6,434 min
Cevap
t = 6,434 min
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: y(1.5) = 0,03594
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 ± 5j
Sabitler
A = 1, B = 2·1/5 = 0,4
Hesaplayın
y(1,5) = e−3(1·cos 7,5 + 0,4·sin 7,5) = 0,03594
Cevap
y(1,5) = 0,03594
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: c11 = 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.
Satır çarpı sütun
c11 = 5·(−1) + 3·3 = 4
Cevap
c11 = 4
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 − (0)λ + (−16) = 0
Çözün
λ = (0 ± √(64))/2 → λ = −4, 4
λ = 4
Cevap
λ = 4
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: a·b = −14
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: V = 7
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 = 0·(−3) − (−1)·2 = 2
(b × c)y = bzcx − bxcz = (−1)·2 − 1·(−3) = 1
(b × c)z = bxcy − bycx = 1·2 − 0·2 = 2
a ile skaler çarpım
a·(b × c) = (−5)·2 + (−1)·1 + 2·2 = −7
V = |−7| = 7
Cevap
V = 7
15.Olasılık
Cevap: N = 286
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.
Kombinasyonlar
C(13, 3) = (13·12·11)/(3·2·1) = 286
Cevap
N = 286
16.Olasılık
Cevap: P = 0,06385
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.
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 = −0,5
Standart normal tablo
Φ(−0,5) = 0,3085
P = 0,3085
Cevap
P = 0,3085
19.Normal dağılım
Cevap: P = 0,6825
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 = (88 − 100)/15 = −0,8
z₂ = (118,75 − 100)/15 = 1,25
Aradaki alan
P = Φ(1,25) − Φ(−0,8) = 0,8944 − 0,2119 = 0,6825
Cevap
P = 0,6825
20.Normal dağılım
Cevap: x = 173,3 cm
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.