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→∞ (1 − 2/x)x limitini bulun. Ondalık bir değer verin.
f(x) = (1 − 2/x)xx → ∞
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) = (2x − 3)4 olsun. f′(2)'yi bulun.
f(x) = (2x − 3)4x = 2
f′(2) =
4.TürevlerZor
f(x) = x2 − 5x − 4 fonksiyonunun x = 2 noktasındaki teğeti y eksenini y = b'de keser. b'yi bulun.
f(x) = x2 − 5x − 4x = 2
b =
5.İntegrallerOrta
I = ∫01 e0,5x dx'i hesaplayın.
f(x) = e0,5x[0, 1]
I =
6.İntegrallerZor
y = 0,5x2 ve y = 3x ile sınırlanan bölgenin alanı A'ı bulun.
y = 0,5x2y = 3x
A =
7.Karmaşık sayılarOrta
z₁ = 2,5∠−35° ve z₂ = 4∠−25° verilmiş. w = z₁·z₂ sayısının argümanını, θ, −180° ile 180° arasında derece cinsinden bulun.
z₁ = 2,5∠−35°z₂ = 4∠−25°
θ = °
8.Karmaşık sayılarZor
z = 1 + j√3 için z³ sayısının gerçel kısmını bulmak üzere De Moivre teoremini kullanın.
z = 1 + j√3n = 3
Re(z³) =
9.Diferansiyel denklemlerOrta
5 °C’deki bir kutu gazoz buzdolabından çıkarılıp 25 °C’deki bir odaya alınıyor. Newton’un soğuma yasasını izler: dT/dt = −k·(T − Tₐ). k = 0,05 min⁻¹ ile 9 dakika sonraki sıcaklığı T değerini bulun.
T0 = 5 °CTa = 25 °Ck = 0,05 min⁻¹t = 9 min
T = °C
10.Diferansiyel denklemlerZor
x > 0 için y(1) = −2 koşuluyla y′ + 2y/x = 5 başlangıç değer problemini çözün. y(3) değerini bulun.
y′ + 2y/x = 5y(1) = −2
y(3) =
11.Matrisler ve determinantlarOrta
Gösterilen matrisler için C = AB olsun. c22 elemanını bulun (satır 2, sütun 2).
A = [−2 −4; 0 6]B = [−4 1; 4 −1]
c22 =
12.Matrisler ve determinantlarZor
Gösterilen A matrisinin büyük özdeğeri λ'ı bulun.
A = [0 6; −2 −7]
λ =
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımOrta
a = (2, −6, 2) vektörünün b = (−6, 6, 6) vektörü üzerindeki skaler izdüşümünü compb a bulun, yani a vektörünün b doğrultusundaki bileşenini.
a = (2, −6, 2)b = (−6, 6, 6)
compb a =
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımZor
F = (−10, −50, 20) N kuvveti A(−3, −3, 2) noktasına etki ediyor. Koordinatlar metre cinsindendir. Kuvvetin O(1, 1, −2) noktası noktasına göre momentinin x bileşenini Mx bulun.
F = (−10, −50, 20) NA(−3, −3, 2) mO(1, 1, −2) m
Mx = N·m
15.OlasılıkOrta
Gösterilen dağılım için X’in varyansını Var(X) bulun.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,1, 0,3, 0,25
Var(X) =
16.OlasılıkZor
Bir testte 7 çoktan seçmeli soru var. Tahminle cevap veren bir öğrenci her birini bağımsız olarak 0,1 olasılıkla doğru yapıyor. Tam olarak 4 doğru cevap olasılığı P nedir?
Sınav puanları ortalaması 170 ve standart sapması 20 olan normal dağılımlıdır. 195 puanının z puanı z'yi bulun.
μ = 170σ = 20x = 195
z =
19.Normal dağılımOrta
Standart normal eğri altında, z’nin sağındaki gölgeli alan 0,7881 olacak şekilde z’yi sürükleyin. z’yi iki ondalıkla bulun.
A = 0,7881
z =
20.Normal dağılımZor
sınav puanları, ortalaması 65 puan ve standart sapması 10 puan olan normal dağılım gösterir. Gölgeli en üst %15 sağında kalacak şekilde kesme değerini sürükleyin. Kesme değerini x bulun.
μ = 65 puanσ = 10 puan15%
x = puan
3Çözeltiler
1.Limitler
Cevap: L = 0,1353
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).
Logaritma alın
ln L = limx→∞ x·ln(1 − 2/x)
Hesaplayın
u → 0 iken ln(1 + u)/u → 1, dolayısıyla x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 1·(−2) = −2
Logaritmayı geri alın
L = e−2 = 0,1353
Cevap
L = 0,1353
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) = 8
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) = 4·(2x − 3)3·2
Yerine koyun
f′(2) = 4·13·2 = 8
Cevap
f′(2) = 8
4.Türevler
Cevap: b = −8
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) = −10
f′(x) = 2x − 5 → f′(2) = −1
x = 0'da teğet
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −10 − (−1)·2 = −8
Cevap
b = −8
5.İntegraller
Cevap: I = 1,297
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) = e0,5x/0,5
Sınırları yerine koyun
I = (e0,5 − 1)/0,5 = (1,649 − 1)/0,5 = 1,297
Cevap
I = 1,297
6.İntegraller
Cevap: A = 18
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.
Kesişim noktaları
0,5x2 = 3x → x = 0, x = 6
Üst eksi alt integrali alın
A = [1,5x2 − 0,1667x3]06 = 18
Cevap
A = 18
7.Karmaşık sayılar
Cevap: θ = −60 °
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| = 2,5 · 4 = 10
θ = −35° + (−25)° = −60°
Argüman
θ = −60°
Cevap
θ = −60°
8.Karmaşık sayılar
Cevap: Re(z³) = −8
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 = 1 + j√3 = 2∠60°
De Moivre
z³ = (2)³∠180° = 8∠180°
Dikdörtgen biçim
z³ = 8·(cos 180° + j sin 180°) = −8
Re(z³) = −8
Cevap
Re(z³) = −8
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: T = 12,25 °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) = 25 + (−20)·e−0,05t
t’yi yerine koyun
T(9) = 25 + (−20)·0,6376 = 12,25 °C
Cevap
T = 12,25 °C
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: y(3) = 4,593
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∫2/x dx = x2
İntegral alın
(x2y)′ = 5x2 → x2y = 5x3/3 + C
Başlangıç koşulu
−2 = 5/3 + C → C = −3,667
Hesaplayın
y(3) = (5·33/3 + (−3,667))/32 = 4,593
Cevap
y(3) = 4,593
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: c22 = −6
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
c22 = 0·1 + 6·(−1) = −6
Cevap
c22 = −6
12.Matrisler ve determinantlar
Cevap: λ = −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.
Karakteristik denklem
λ² − (−7)λ + (12) = 0
Çözün
λ = (−7 ± √(1))/2 → λ = −4, −3
λ = −3
Cevap
λ = −3
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: compb a = −3,464
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 = 2·(−6) + (−6)·6 + 2·6 = −36
b’nin uzunluğu
|b| = √((−6)² + 6² + 6²) = 10,39
Skaler izdüşüm
compb a = a·b/|b| = −36/10,39 = −3,464
Cevap
compb a = −3,464
Negatif: a’nın b’ye ters yönde bir bileşeni vardır.
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: Mx = 120 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 = (−3, −3, 2) − (1, 1, −2) = (−4, −4, 4) m
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 = 0·0,35 + 1·0,1 + 2·0,3 + 3·0,25 = 1,45
Karelerin ortalaması
E(X²) = 0·0,35 + 1·0,1 + 4·0,3 + 9·0,25 = 3,55
Varyans
Var(X) = 3,55 − 1,45² = 1,447
Cevap
Var(X) = 1,447
16.Olasılık
Cevap: P = 0,002552
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 = (195 − 170)/20 = 1,25
Cevap
z = 1,25
19.Normal dağılım
Cevap: z = −0,8
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 − 0,7881 = 0,2119
z tablosunu tersten okuyun
Tablonun içinde 0,2119 değerini bulun ve z’yi okuyun.
z = −0,80
Cevap
z = −0,80
20.Normal dağılım
Cevap: x = 75,4 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.