background image

ANALIZA MATEMATYCZNA 1A

Listy zadań

Semestr zimowy 2008/2009

Opracowanie: dr Marian Gewert, doc. Zbigniew Skoczylas

Lista I

1.1

Zbadać, czy podane sformułowania są zdaniami w logice. Jeśli są, to podać ich wartość logiczną:

a) „Paryż jest stolicą Francji”;

b) „Liczba 10

1000

+ 1 jest podzielna przez 2”;

c) a

2

b

2

c

2

”;

d) „Piotr nie jest moim bratem”;

e) „2

5

­ 32”;

f) „∆ = b

2

− 4ac”.

1.2

Ocenić prawdziwość zdań złożonych:
a) „nieprawda, że funkcja (x) = x

2

jest rosnąca na R”;

b) „(1)

44

1 lub 2008 jest liczbą parzystą”;

c) „funkcja g(x) = sin jest okresowa, a funkcja (x) = 3

x

nieparzysta”;

d) „ jeżeli Piotr jest synem Tadeusza, to Tadeusz jest starszy od Piotra”.

1.3

Zbadać, czy prawami logicznymi są funkcje zdaniowe:

a) ¬ (p ∨ q) =⇒ [(¬p∧ (¬q)] ;

b) =⇒ [(q ∧ ¬q) =⇒ r] ;

c) (=⇒ q) =⇒ [(¬p∨ q] ;

d) [p ∧ (¬q)] ∨ [(¬p∧ q.

1.4

Zbiory określone za pomocą formy zdaniowej zapisać w prostszej postaci:

a)

x ∈ R : x

2

= 4 ;

b) {k ∈ {♣, ♦, ♥, ♠} : w brydżu kolor jest starszy od ♦};

c) {x ∈ R : (x < 3) ∨ (x ­ 5)};

d) {n ∈ N : jest podzielne przez 5};

e)

x ∈ R : (x > 0) =⇒ x

2

0



;

f) {(x, y, z) : x, y, z ∈ ∧ x < y < z ∧ xyz = 16}.

1.5

Podać przykłady warunków, które spełniają tylko elementy zbiorów:

a) [17] ;

b) {As, Król, Dama, Walet};

c) {246, . . .};

d)



1
2

,

1
3

,

1
5

,

1
7

,

1

11

, . . .



;

e)



Żelisław, Żytomir, Żywisław ;

f) {−11, −33, −55, −1515}.

1.6

Zbadać, czy są prawdziwe formy zdaniowe z kwantyfikatorami :

a)

_

x

R

sin =

1
2

;

b)

^

x

R

x

2

+ 4+ 3 0;

c)

^

x

R

_

y

R

x

2

− y

2

= 0;

d)

_

y

R

^

x

R

xy = 0.

1

background image

1.7

Dla par podanych zbiorów A, B ⊂ R wyznaczyć zbiory A ∪ BA ∩ BA \ BB \ AA

c

B

c

A△B:

a) = (05), = [07];

b) = (−∞, 3), = (1, ∞);

c) {12}{1234};

d) =



1

n

n ∈ N



=



2

n

n ∈ N



.

Wskazać te pary A, B, dla których A ⊂ B.

1.8

Okreslić relację zawierania między zbiorami AB, jeżeli:

a) A ∪ B A;

b) A ∪ B ⊂ A;

c) A \ B A;

d) B ⊂ A ∩ B.

Lista II

2.1

Określić funkcje złożone f ◦ ff ◦ gg ◦ fg ◦ g, jeżeli

a) (x) =

1
x

g(x) = x

2

;

b) (x) =

xg(x) = x

4

;

c) (x) =

1

+ 1

g(x) =

1

+ 2

;

d) (x) = |x|g(x) =

+ 1.

Wyznaczyć dziedziny tych funkcji złożonych.

2.2

Uzasadnić, że złożenie funkcji:
a) rosnących jest funkcją rosnącą;
b) rosnącej i malejącej jest funkcją malejącą;
c) malejących jest funkcją rosnącą.

2.3

Znaleźć funkcje takie, że f ◦ g, jeżeli:

a) h(x) =

|x| + 1
|x| − 1

;

b) h(x) =

x

2

+ 2+ 1

x

2

+ 2x − 1

;

c) h(x) =

+ 1

x

;

d) h(x) = x

4

+ 2x

2

− 2.

Czy funkcje są wyznaczone jednoznacznie?

2.4

Podać przedziały lub zbiory, na których funkcje o podanych wykresach są różnowartościowe:

x

y

y

=(x)

1

4

1

4.2

a)

x

y

1

y

=(x)

1

b)

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

k

1 1 2 3

y

y

=(k)

c)

x

y

y

=(x)

1

d)

x

y

y

=(x)

1

1

e)

x

y

y

=(x)

2.5

4

f)

2

background image

2.5

Uzasadnić, że podane funkcje są różnowartościowe na wskazanych zbiorach:

a) (x) =

1
x

,

R

\ {0};

b) (x) = x

4

,

[0, ∞);

c) (x) =

x − 3[0, ∞);

d) (x) = x −

x,

" 1

4

, ∞

!

.

2.6

Korzystajac z wykresu funkcji =

naszkicować wykresy funkcji:

a) =

x − 2;

b) = 2

x;

c) =

− x;

d) = 2 

x;

e) = 1 +

x;

f) = 1 

+ 1.

2.7

Połączyć podane wzory funkcji z ich wykresami. Wyznaczyć (jeżeli istnieją) funkcje odwrotne i naszkicować ich
wykresy.

a) = 2

x

;

b) 2

x

;

c) = 2

−x

;

d) 2

−x

;

e) = 2

x

+ 2;

f) = 2

x

− 2;

g) = 2

x

+1

;

h) = 2

x

1

;

i) = 2

|x|

.

A)

1

1

y

x

B)

1

1

y

x

C)

1

1

y

x

D)

1

1

y

x

E)

1

1

y

x

F)

1

1

y

x

G)

1

1

y

x

H)

1

1

y

x

I)

1

1

y

x

3

background image

2.8

Znaleźć funkcje odwrotne do funkcji:

a) (x) = 3 

3

+ 2;

b) (x) = x

6

sgn x;

c) (x) =

(

−x

2

dla x < 0,

2 + dla x ­ 0;

d) (x) = log(+ 2);

e) (x) = log

1
2

2x;

f) (x) = log

3

2

(+ 1).

2.9

Połączyć wykresy funkcji (oznaczenia od a) – f)) z wykresami funkcji do nich odwrotnych (oznaczenia od 1) 
6.)

x

y

a)

x

y

b)

x

y

c)

x

y

d)

x

y

e)

x

y

f)

x

y

1)

x

y

2)

x

y

3)

x

y

4)

x

y

5)

x

y

6)

Lista III

3.1

Korzystając z wykresu funkcji = sin naszkicować w przedziale [−π, π] wykresy funkcji:

a) = sin 2x;

b) = sin

x

3

;

c) = sin



+

π

4



;

d) = 1 + sin x;

e) =

1
2

sin x − 1;

f) = sin 2



x −

π

6



.

3.2

Naszkicować wykresy funkcji:

a) = sin x −




1
2

sin x




;

b) = 1 + ctg



+

π

4



;

c) = tg tg x|;

d) |tg x| ctg x.

4

background image

3.3

Korzystając ze wzorów redukcyjnych zapisać w postaci funkcji trygonometrycznych kąta α ∈



0,

π

2



wyrażenia:

a) sin



3π

α



;

b) cos



5π

2

α



;

c) tg (π − α);

d) ctg



π

2

α



.

3.4

Uzasadnić tożsamości trygonometryczne:

a)

1 + tg α

1 + ctg α

= tg α;

b) sin

4

α+cos

4

α = 1

1
2

sin

2

2α;

c) tg α + ctg α =

2

sin 2α

;

d) tg

α

2

=

− cos α

sin α

;

e) sin

4

α−cos

4

α = sin

2

α−cos

2

α;

f)

1

cos α −

cos α = sin α tg α.

Dla jakich kątów α są one prawdziwe?

3.5

Obliczyć wartości wyrażeń:

a) tg



arc cos

1
2



;

b) ctg



arc sin

1
3



;

c) sin



arc sin

3
5

+ arc sin

8

17



;

d*) sin (arc tg 1 + arc tg 2).

3.6

Znaleźć funkcje odwrotne do funkcji:

a) (x) = sin xx ∈

π

2

,

3π

2



;

b) (x) = cos xx ∈ [π, 2π];

c) (x) = tg xx ∈



3π

2

, −

π

2



;

d) (x) = ctg xx ∈ (π, 2π).

Naszkicować wykresy otrzymanych funkcji odwrotnych.

* 3.7

Naszkicować wykresy funkcji:

a) = sin (arc sin x);

b) = arc sin (sin x);

c) = cos (arc sin x);

d) = cos (2 arc cos x).

Lista IV

4.1

Zbadać, czy podane ciągi są ograniczone z dołu, z góry, są ograniczone:

a) a

n

=

n

2

n

+ 1;

b) a

n

=

(2)

n

1 + (2)

n

;

c) a

n

=

+ 8 

+ 3;

d) a

n

=

1

4

1

+ 1

+

1

4

2

+ 2

. . . +

1

4

n

n

;

e) a

n

=

2 + cos n

− 2 sin n

;

f) a

n

= 2

n

− 3

n

.

4.2

Zbadać, czy podane ciągi są monotoniczne od pewnego miejsca:

a) a

n

=

1

n

2

− 6+ 10

;

b) a

n

=

4

n

2

n

+ 3

n

;

c) a

n

=

p

n

2

+ 1 − n;

d) a

n

=

n!

10

n

;

e) a

n

=

2

n

+ 1

3

n

+ 1

;

f) a

n

= tg

100π

2+ 1

.

5

background image

4.3

Korzystając z definicji granicy właściwej lub niewłaściwej ciągu uzasadnić równości:

a) lim

n

→∞

2+ 1

n

2

= 0;

b) lim

n

→∞

2√n + 1

+ 1

= 2;

c) lim

n

→∞

− n
+ 4

1;

d) lim

n

→∞

1

2

n

+ 5

= 0;

e) lim

n

→∞

log

2

(+ 3) = ;

f) lim

n

→∞

10 

3

n



−∞.

4.4

Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic ciągów obliczyć granice:

a) lim

n

→∞



4

p

n

4

+ 16 − n



;

b) lim

n

→∞

n

2

+ 1 n! + 1

(2+ 1)(+ 1)!

;

c) lim

n

→∞

n

20

+ 2

3

(n

3

+ 1)

20

;

d) lim

n

→∞

3

8

n

+1

+ 3

2

n

+ 1

;

e) lim

n

→∞

n

3

+ 2n

2

+ 1

n − 3n

3

;

f) lim

n

→∞

p

n

2

+ 4+ 1 

p

n

2

+ 2n



;

g) lim

n

→∞

n

3

+ 1

3

n

5

+ 1 + 1

;

h) lim

n

→∞

1 + 3 + . . . + (2n − 1)

2 + 4 + . . . + 2n

;

i) lim

n

→∞

q

+ 6

+ 1 

n



.

4.5

Korzystając z twierdzenia o trzech ciągach znaleźć granice:

a) lim

n

→∞

2+ (1)

n

3+ 2

;

b) lim

n

→∞

⌊nπ⌋

n

;

c) lim

n

→∞

n

3 + sin n;

d) lim

n

→∞

n

r 1

n

+

2

n

2

+

3

n

3

+

4

n

4

;

e) lim

n

→∞

n

n2

n

+ 1;

f) lim

n

→∞



1

n

2

+ 1

+

1

n

2

+ 2

. . . +

1

n

2

n



;

g) lim

n

→∞

n

2

n

3

;

h) lim

n

→∞

n

r

3

n

+ 2

n

5

n

+ 4

n

;

i) lim

n

→∞

n

+2

p3

n

+ 4

n

+1

.

4.6

Korzystając z definicji liczby oraz z twierdzenia o granicy podciągu obliczyć granice:

a) lim

n

→∞



5+ 2
5+ 1



15n

;

b) lim

n

→∞



n

2

n

2

+ 1



n

2

;

c) lim

n

→∞



3+ 2
5+ 2



n

·



5+ 3
3+ 1



n



;

d) lim

n

→∞



3n

3+ 1



n

;

e) lim

n

→∞



3+ 1
3+ 2



6n

;

f) lim

n

→∞



n

+ 1



n

.

Lista V

5.1

Korzystając z twierdzenia o dwóch ciągach znaleźć granice:

a) lim

n

→∞

n

n

n

+ 5;

b) lim

n

→∞

(3

n

cos n − 4

n

);

c) lim

n

(sin n−2) n

2

;

d) lim

n

→∞



1
3

+

1

n



n



5

1

n



n



;

e) lim

n

→∞

n

5

10n

6

+1;

f) lim

n

→∞

 

1



1

+

1



2

+. . .+

1

n⌋

!

.

5.2

Korzystając z twierdzenia o granicach niewłaściwych ciągów obliczyć granice:

a) lim

n

→∞

n

4

− 3n

3

− 2n

2

− 1



;

b) lim

n

→∞

− (+ 1)!

n! + 2

;

c) lim

n

→∞



− cos

π
n



n

;

d) lim

n

→∞

arc tg n

arc ctg n

;

e) lim

n

→∞

n

2

+ 1

n

;

f) lim

n

→∞

+ 1

2n



n

;

g) lim

n

→∞

(1 + 2

n

− 3

n

);

h) lim

n

→∞

+ 1

n



ln(+ 1) − ln n

;

i) lim

n

→∞

arc tg 2

n

2

n

.

6

background image

5.3

Korzystając z definicji Heinego granicy właściwej lub niewłaściwej funkcji uzasadnić równości:

a) lim

x

3

(x − 2)

5

= 1;

b) lim

x

0

sin

2

x

x

= 0;

c) lim

x

→−π

⌊x⌋ 4;

d) lim

x

π

2

+

sgn(cos x) = 1;

e)

lim

x

→−3

p

x

2

− 9 = 0;

f) lim

x

→−∞

(3

x

+ 1) = 1;

g) lim

x

→∞

− 2x

3

x

3

+ 1

2;

h) lim

x

→ 2

+

1

x − 2

;

i) lim

x

→ 1

− x

|x

2

+ 2x − 3|

−∞.

5.4

Uzasadnić, że podane granice nie istnieją:

a) lim

x

3

x

2

x − 3

;

b) lim

x

2

x

2



;

c) lim

x

→∞

sin

x;

d) lim

x

0

cos

1

x

2

;

e) lim

x

0

sgn x

sgn (x+1)

;

f) lim

x

5

(x−⌊x⌋.

5.5

Zbadać, obliczając granice jednostronne, czy istnieją granice:

a) lim

x

0

sgn x;

b) lim

x

0

2

1

x

3

;

c) lim

x

2

x

2

− 4

|x − 2|

;

d) lim

x

→−1

sgn − x

2



;

e) lim

x

0

⌊x⌋

x

;

f) lim

x

0

arc tg

1
x

.

Lista VI

6.1

Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic funkcji obliczyć granice:

a) lim

x

1

x

3

− 1

x

4

− 1

;

b) lim

x

1

x

6

− 1

− x

2

;

c) lim

x

→∞

x

2

− 5+ 4

x(x − 5)

;

d) lim

x

6

x − − 2

x − 6

;

e) lim

x

64

3

x − 4

x − 8

;

f) lim

x

0

1 + x −

− x

2x

;

g) lim

x

→−∞

p

x

2

+ 1 + x



;

h) lim

x

→∞

1 + x

2

3

− x

3

;

i) lim

x

→∞

2

x

+ 1

3

x

+ 2

;

j) lim

x

π

2

tg

2

+ 1

tg

2

+ 5

;

k) lim

x

0

sin

2

x

− cos x

;

l) lim

x

π

2



tg x −

1

cos x



.

6.2

Korzystając z twierdzenia o trzech funkcjach uzasadnić równości:

e) lim

x

0

+

cos

1

x

2

= 0;

a) lim

x

0

x

3

arc tg

1

x

= 0;

d) lim

x

2

⌊x⌋ sin() = 0;

c) lim

x

→−∞

2

−x

+ sin x

2

−x

+ cos x

= 1;

f) lim

x

→∞

2+sin x

x

2

= 0;

g) lim

x

→−∞

e

+ sin

2

x

= 0;

h) lim

x

→∞

3e

x

+2

2e

x

+1

=

3
2

;

i) lim

x

0

x

3



1

x



= 0;

j) lim

x

→∞



sin



x+

1

x



sin x



= 0.

6.3

Korzystając z twierdzenia o dwóch funkcjach uzasadnić równości:

a) lim

x

→∞

x

2

+ 1

⌊x⌋

;

b) lim

x

0

2 + sin

1
x

x

2

;

c) lim

x

0



− cos

1

x



ctg −∞.

7

background image

6.4

Korzystając z granic podstawowych wyrażeń nieoznaczonych obliczyć granice:

a) lim

x

0

sin

2

3x

x

2

;

b) lim

x

0

sin

x

2

sin

x

3

;

c) lim

x

→∞

tg

1
x

tg

2
x

;

d) lim

x

0

cos 3x − cos 7x

x

2

;

e) lim

x

π

2

cos 5x
cos 3x

;

f) lim

x

0

e

3x

− 1

sin 2x

;

g) lim

x

0

ln (1 +

3

x)

x

;

h) lim

x

→−∞

ln (1 + 2

x

)

3

x

;

i) lim

x

0

+

2

x

− 1

4

x

− 1

;

j) lim

x

0

[1 + tg(2x)]

ctg x

;

k) lim

x

→∞



1 +

1

+ 2



2x−1

;

l) lim

x

0

3

1 + x −

6

− x

x

.

Lista VII

7.1

Dla podanych funkcji wskazać odpowiadajace im wykresy:

a) (x) =

3+ 1

+ 2

;

b) (x) =

− 2x

2x

2

+ 1

;

c) (x) =

x

x

2

+ 1

;

d) (x) =

3x

2

+ 2+ 1

x

2

+ 2

;

e) (x) =

x

2

+ 2x

x

2

+ 1

;

f) (x) =

2

x

2

+ 1

2x

2

+ 1

.

A)

x

y

3

1
2

y

=(x)

B)

x

y

1

y

=(x)

C)

x

y

2

y

=(x)

D)

x

y

2

y

=(x)

E)

x

y

3

1
2

y

=(x)

F)

x

y

1

y

=(x)

7.2

Znaleźć asymptoty pionowe i ukośne funkcji:

a) (x) =

x

3

x

2

x

2

− 4

;

b) (x) =

x

3

(+ 1)

2

;

c) (x) =

− x

2

+ 1

;

d) (x) =

x − 3

x

2

− 9

;

e) (x) =

1 + x

2

x

;

f) (x) =

1

e

x

− 1

;

g) (x) =

sin x

x − π

;

h) (x) =

sin

2

x

x

3

;

i) (x) = x − arc tg x.

7.3

Narysować wykresy funkcji spełniających wszystkie podane warunki:
a)

lim

x

→−∞

(x) = ∞, lim

x

0

(x) = 1, f (2) = 0lim

x

→∞

(x) = 1;

8

background image

b) lim

x

→∞

(x) = e, lim

x

2

(x) = 0, funkcja jest parzysta;

c) prosta + 1 jest asymptotą ukośną funkcji −∞, prosta x − 1 asymptotą ukośną w , a prosta

= 0 jest jej asymptotą pionową obustronną;

d)

lim

x

→−∞

(x) = 0lim

x

1

(x) = 3lim

x

→∞

(x) = −∞;

e)

lim

x

→−∞

(x) = ∞, lim

x

0

(x) = −∞, lim

x

0

+

(x) = 1lim

x

→∞

(x) = 5;

f)

lim

x

→−∞

(x) = 4lim

x

→−1

(x) = ∞, lim

x

→∞

(x) = 4;

g) lim

x

1

(x) = ∞, lim

x

2

(x) = 0funkcja jest okresowa i ma okres = 3;

h)

lim

x

→−∞

(x) = 4lim

x

1

(x) = ∞, funkcja jest nieparzysta.

Na rysunkach wskazać fragmenty wykresów spełniające poszczególne warunki.

7.4

Dobrać parametry a, b ∈ R tak, aby podane funkcje były ciągłe we wskazanych punktach:

a) (x) =

sin x

dla |x| ­

π

2

,

x

1

π

2

,

ax dla |x| <

π

2

,

x

2

=

π

2

;

b) (x) =

x

2

+ax+dla |x| < 2, x

1

2,

x

x

2

− 4 dla |x| ­ 2,

x

2

= 2;

c) (x) =

sin cos dla |x| >

π

4

,

x

1

π

4

,

1 + tg x

dla |x| ¬

π

4

,

x

2

=

π

4

;

d) (x) =

bx

dla x < π,

sin x

ax

dla x ­ π, x

0

π.

7.5

Określić rodzaje nieciągłości funkcji w punkcie (jeżeli istnieją) dla funkcji o podanych wykresach:

a)

y

x

a

y

=(x)

b)

y

x

a

y

=(x)

c)

y

x

a

y

=(x)

d)

y

x

a

y

=(x)

e)

y

x

a

y

=(x)

f)

y

x

a

y

=(x)

7.6

Określić rodzaje nieciągłości podanych funkcji we wskazanych punktach:

a) (x) =

x

2

1

x−1

dla x ∈ (01) ∪ (1, ∞),

3

dla = 1,

x

0

= 1;

b) (x) =

|x| x

x

2

dla x 6= 0,

0

dla = 0,

x

0

= 0;

c) (x) = sgn

h

x(x − 1)

i

, x

0

= 1;

d) (x) =

− cos

1

x

dla x 6= 0,

0

dla = 0,

x

0

= 0.

9

background image

Lista VIII

8.1

Korzystając z twierdzenia Weierstrassa o przyjmowaniu kresów uzasadnić, że podane zagadnienia ekstremalne
mają rozwiązania:
a) wśród stożków wpisanych w kulę o promieniu istnieje ten, który ma największą objętość;
b) wśród trójkątów prostokątnych wpisanych w koło o promieniu istnieje ten, który ma największy obwód;
c) wśród prostokątów wpisanych w trójkąt równoboczny o boku istnieje ten, który ma największe pole (założyć,
że dwa wierzchołki prostokąta należą do ustalonego boku trójkąta);

8.2

Uzasadnić, że podane równania mają jednoznaczne rozwiązania we wskazanych przedziałach:

a) x

3

+ 6x − 2 = 0(01);

b) sin = 7,



2π,

5π

2



;

c) 1 =

sin x

2

x,



0,

π

2



;

d) x

100

x − 1 = 0,



1
2

1



;

e) 3

x

= 3(01);

f) x2

x

= 1(01).

Wyznaczyć rozwiązania równań a)d) f) z dokładnością 0.125.

8.3

Korzystając z definicji zbadać, czy istnieją pochodne podanych funkcji we wskazanych punktach:

a) (x) = |x − 1|x

0

= 1;

b) (x) = 2x − |x|x

0

= 0;

c) (x) = |x − π|

3

sin xx

0

π;

d) (x) =

(

x

2

dla x ¬ 2,

2

x

dla x > 2,

e) (x) =

sin dla x ¬

π

2

,

1

dla x >

π

2

,

g) (x) =

x

2

arc tg

1

x

dla x 6= 0,

0

dla = 0,

x

0

= 2;

x

0

=

π

2

;

x

0

= 0.

Naszkicować wykresy funkcji a)b)d) e).

8.4

Korzystając z definicji obliczyć pochodne funkcji:

a) (x) = x

2

− 3x, gdzie x ∈ R;

b) (x) =

1

+ 1

, gdzie x 61;

c) (x) =

x, gdzie x > 0;

d) (x) = tg x, gdzie x 6=

π

2

kπ dla k ∈ Z.

8.5

Badając pochodne jednostronne rozstrzygnąć, czy istnieją pochodne podanych funkcji we wskazanych punktach:

a) (x) =


x

2

− x


,

x

0

= 1;

b) (x) = sin x · sgn (x), x

0

= 0;

c) (x) =

tg dla 

π

2

< x ¬ 0,

sin dla 0 < x <

π

2

,

x

0

= 0;

d) (x) =

x(x − 1)

2

dla x < 1,

x − 1

dla x ­ 1,

x

0

= 1.

Naszkicować wykresy tych funkcji.

Lista IX

9.1

Zbadać, czy podane funkcje mają pochodne niewłaściwe w punkcie x

0

= 0:

a) (x) = 3 

5

x;

b) (x) = tg

3

x;

c) (x) =

psin x|;

d) (x) =

q

|x| +

p|x|.

10

background image

9.2

Korzystając z reguł różniczkowania obliczyć pochodne funkcji:

a) =



x

3

+

1

x

2



e

x

;

b) = 1 +

4

x



tg

x



;

c) e

x

arc tg x;

d) = ln sin

2

+ 1



;

e) =

3

parc sin (x

2

);

f) e

e

x

;

g) =

2

sin

2

x

3

cos

2

x

;

h) x

tg x

;

i) =

x

x.

9.3

Korzystając z twierdzenia o pochodnej funkcji odwrotnej obliczyć f

1

(y

0

), jeżeli:

a) (x) = + ln xy

0

+ 1;

b) (x) = cos x − 3xy

0

= 1;

c) (x) =

3

+

5

+

7

xy

0

= 3;

d) (x) = x

3

+ 3

x

y

0

= 4.

9.4

Obliczyć f

f

′′

f

′′′

funkcji:

a) (x) = 4x

7

− 5x

3

+ 2x;

b) (x) = x

3

2

x

;

c) (x) =

e

x

x

;

d) (x) = arc tg x;

e) (x) = sin

3

+ cos

3

x;

f) (x) = x

3

ln x.

Lista X

10.1

Napisać równania stycznych do wykresów podanych funkcji we wskazanych punktach:

a) (x) = arc sin

x

2

(1, f (1));

b) (x) = ln x

2

e(0, f(0));

c) (x) = e

tg x

,



π

4

, f



π

4



;

d) (x) =

2

x

+ 1(3, f(3));

e) (x) =

2x

1 + x

2

,



2, f



2



;

f) (x) =

x

x, (e, f (e)).

10.2

a) Basen ma kształt odwróconego ostrosłupa ściętego prawidłowego. Dno basenu jest kwadratem o boku 4 m,
a jego górna powierzchnia kwadratem o boku 16 m. Głębokość basenu wynosi 2 m. Do basenu wlewa się woda
z prędkością 1 m

3

/minZ jaką prędkością będzie się podnosił poziom wody w basenie w chwili, gdy będzie on

napełniony do połowy głębokości?
b) Gumowy balon ma kształt kuli o objętości V

0

= 40 m

3

Do balonu wtłacza się powietrze z prędkością

= 1 m

3

/sObliczyć, z jaką prędkością powiększać się będzie średnica balonu po 24 s. Założyć, że ciśnienie

powietrza w balonie jest stałe.
c) Drabina składa się z dwóch ramion o długości = 2.5 m. Podstawy ramion są przysuwane do siebie z
prędkością = 5 cm/sObliczyć, z jaką prędkością będzie podnosił się wierzchołek drabiny w chwili, gdy
podstawy ramion będą oddalone o = 3 m.

10.3

Korzystając z różniczki funkcji obliczyć przybliżone wartości wyrażeń:

a)

3

7.999;

b)

1

3.98

;

c) ln

2001
2000

;

d) ln 0.9993;

e) e

0.04

;

f) arc cos 0.499.

10.4

Korzystając z twierdzenia Lagrange’a uzasadnić podane nierówności:

a) |arc tg x − arc tg y| ¬ |x − y| dla a, b ∈ R;

b) ln

y
x

< y − x dla 1 ¬ a < b;

c) x ¬ arc sin x ¬

x

− x

2

dla 0 ¬ x < 1;

d) e

x

> ex dla x > 1.

11

background image

10.5

Napisać wzory Taylora z resztą Lagrange’a dla podanych funkcji f, punktów x

0

oraz :

a) (x) = x

3

x

0

1, = 4;

b) (x) =

1

x

2

x

0

= 1, = 2;

c) (x) = sin 2xx

0

π= 3;

d) (x) = e

−x

x

0

= 0, = 5;

e) (x) =

1
x

x

0

= 2, = 3;

f) (x) = ln xx

0

e= 4.

Lista XI

11.1

Napisać wzory Maclaurina z n-tą resztą Lagrange’a dla funkcji:

a) (x) = sin

x

3

R

n

;

b) (x) = ch xR

n

;

c) (x) = cos xR

n

;

d) (x) =

x

e

x

R

n

.

11.2

Oszacować dokładności podanych wzorów przybliżonych na wskazanych przedziałach:

a) tg x ≈ x|x| ¬

π

12

;

b) cos

2

x ≈ − x

2

|x| ¬ 0.1;

c)

1 + x ≈ 1 +

x

x

2

8

|x| ¬ 0.25;

d) ln(1 − x≈ −x −

x

2

x

3

3

|x| < 0.1.

11.3

Stosując wzór Maclaurina obliczyć:

a)

1
e

z dokładnością 10

3

;

b)

3

0.997 z dokładnością 10

3

;

c) ln 1.1 z dokładnością 10

4

;

d) sin 0.1 z dokładnością 10

5

.

11.4

Korzystając z reguły de L’Hospitala obliczyć granice:

a) lim

x

→∞

ln (2

x

+ 1)

x

;

b) lim

x

1

ln sin

π

2

x

ln x

;

c) lim

x

0

x − arc tg x

x

2

;

d) lim

x

1

x

10

− 10+ 9

x

5

− 5+ 4

;

e) lim

x

0

ln cos x

ln cos 3x

;

f) lim

x

→∞

arc ctg x;

g) lim

x

0

+

ln x;

h) lim

x

→π

(π − x) tg

x

2

;

i) lim

x

0



1
x

− ctg x



;

j) lim

x

0

(cos x)

1
x

;

k) lim

x

→∞



2

π

arc tg x



x

;

l) lim

x

0

+

(1 + x)

ln x

.

Lista XII

12.1

Na rysunkach przedstawiono wykresy pochodnych pewnych funkcji. Podać przedziały, na których funkcje te są
rosnące:

a)

x

y

1
2

y

=f

(x)

b)

x

y

2

2

y

=f

(x)

c)

x

y

1

3
2

y

=f

(x)

12

background image

d)

x

y

1

2

y

=f

(x)

e)

x

y

3

3

y

=f

(x)

f)

x

y

2

1

1

2

y

=f

(x)

12.2

Znaleźć przedziały monotoniczności funkcji:

a) (x) = x

3

− 30x

2

+ 225x;

b) (x) =

x

4

x

3

x

2

;

c) (x) = 4+

1
x

;

d) (x) =

x

3

− x

2

;

e) (x) = x − 3

3

x;

f) (x) = xe

3x

;

g) (x) = ln

2

x;

h) (x) =

x

ln x

;

i) (x) =

1

ln x

.

12.3

Na rysunkach przedstawiono wykresy funkcji

a)

f)

i ich pochodnych

A)

F)

. Połączyć wykresy funkcji z

wykresami ich pochodnych:

a)

x

y

x

y

b)

x

y

c)

x

y

d)

x

y

e)

x

y

f)

x

y

A)

x

y

B)

x

y

C)

x

y

D)

x

y

E)

x

y

F)

13

background image

12.4

Uzasadnić tożsamości:

a) arc tg + arc ctg =

π

2

dla x ∈ R;

b) arc sin

2x

1 + x

2

= 2 arc tg dla x ∈ (11);

c) arc tg =

π

arc tg

− x
1 + x

dla x ∈ (1, ∞);

d) arc sin = arc tg

x

− x

2

dla x ∈ (11).

12.5

Określić rodzaj ekstremum (jeżeli istnieje) w punkcie x

0

funkcji, których wykresy przedstawiono na rysunkach:

a)

x

y

x

0

f

(x

0

)

y

=(x)

b)

x

y

x

0

f

(x

0

)

y

=(x)

c)

x

y

x

0

f

(x

0

)

y

=(x)

d)

x

y

x

0

f

(x

0

)

y

=(x)

e)

x

y

x

0

f

(x

0

)

y

=(x)

f)

x

y

x

0

f

(x

0

)

y

=(x)

12.6

Na rysunkach przedstawiono wykresy pochodnych pewnych funkcji ciągłych. Wskazać punkty, w których funk-
cje te mają ekstrema lokalne:

a)

x

y

y

=f

(x)

2

b)

x

y

y

=f

(x)

1

1

3

c)

x

y

y

=f

(x)

1

2

5

8

9

d)

x

y

y

=f

(x)

1

3

1
2

e)

x

y

y

=f

(x)

1+

2

f)

x

y

y

=f

(x)

2

2

12.7

Znaleźć wszystkie ekstrema lokalne podanych funkcji:

a) (x) = x

3

− 4x

2

;

b) (x) = +

1
x

;

c) (x) =

2x

2

− 1

x

4

;

d) (x) =

1

x

2

− x

;

e) (x) = x −

x;

f) (x) =


x

2

− 5x − 6


;

g) (x) = ln x;

h) (x) =

p3x − x

3

;

i) (x) = 2 arc tg x − ln 1 + x

2



.

14

background image

12.8

Wskazać (jeżeli istnieją) punkty, w których funkcje o wykresach przedstawionych na rysunkach przyjmują war-
tości największe i najmniejsze na przedziale [a, b]:

a)

x

y

y

=(x)

a c

1

c

2

b

b)

x

y

y

=(x)

a

c

b

c)

x

y

y

=(x)

a

c

b

d)

x

y

y

=(x)

a

c

b

e)

x

y

y

=(x)

a

c

b

f)

x

y

y

=(x)

a

b

c

1

c

2

12.9

Znaleźć wartości najmniejsze i największe podanych funkcji na wskazanych przedziałach:

a) u(x) = 2x

3

− 15x

2

+ 36x, [15];

b) v(x) = arc tg

− x
1 + x

[01];

c) w(x) = (x − 3)

2

e

|x|

[14];

d) z(x) = 1 


− x

2


[51];

e) g(x) = x − 2

x, [05];

f) h(x) = 2 sin + sin 2x,



0,

3
2

π



.

Lista XIII

13.1

a) Platforma wiertnicza jest zakotwiczona na morzu 10 km od brzegu. Ropa z tej platformy będzie dostarczana
rurociągiem do rafinerii położonej nad brzegiem morza, 16 km od punktu brzegu najbliższego platformie. Koszt
ułożenia 1 km rurociągu na dnie morza wynosi 200 000 euro, a na lądzie – 100 000 euro. Do którego miejsca na
brzegu należy doprowadzić rurociąg, aby koszt jego budowy był najmniejszy?

b

b

b

b

10 km

Rafineria

Platforma
wiertnicza

x

16 km

b) Jaka powinna być miara kąta α przy wierzchołku trójkata równoramiennego o danym polu, aby promień
koła wpisanego w ten trójkąt był największy?

α

r

c) Prostopadłościenny kontener ma mieć pojemność 22.50 m

3

i kwadratową podłogę. Koszt 1 m

2

blachy potrzeb-

nej do wykonania jego podłogi i pokrywy wynosi 20 zł, a ścian bocznych – 30 zł. Jakie powinny być wymiary
kontenera, aby koszt jego budowy był najmniejszy?
d) Jakie powinny być wymiary aprostokątnego pola o powierzchni S, którego jednym naturalnym bokiem
jest brzeg rzeki, aby na jego ogrodzenie zużyć jak najmniej siatki?

15

background image

rzeka

S

a

b

e) Odcinek o długości podzielić na dwie części tak, aby suma pól kwadratów zbudowanych na tych częściach
była najmniejsza.

13.2

Na rysunkach przedstawiono wykresy funkcji a) – f) i ich drugich pochodnych A) – F). Połączyć wykresy funkcji
z wykresami ich drugich pochodnych:

x

y

a)

x

y

b)

c)

x

y

x

y

d)

x

y

e)

x

y

f)

x

y

A)

x

y

B)

x

y

C)

x

y

D)

x

y

E)

x

y

F)

13.3

Określić przedziały wypukłości oraz punkty przegięcia funkcji:

a) (x) = ln 1 + x

2



;

b) (x) = x −

2
3

x

3

− 4 ln |x|;

c) (x) = sin +

1
8

sin 2x;

d) (x) =

1

− x

2

;

e) (x) = e

arc tg x

;

f) (x) =

ln x

x

.

13.4

Zbadać przebieg zmienności podanych funkcji i następnie sporządzić ich wykresy:

a) (x) = (x − 1)

2

(+ 2);

b) (x) =

x

3

x − 1

;

c) (x) =

x

x − 1

;

d) (x) = 3 

4
x

4

x

2

;

e) (x) = x

p1 − x

2

;

f) (x) =

x

ln x

.

16

background image

Lista XIV

14.1

Obliczyć podane całki nieoznaczone:

a)

Z



3

3

x

2

+

1

x

3

− 2x

x



dx;

b)

Z

(1 − xdx

3

x

;

c)

Z

x

4

dx

x

2

+ 1

;

d)

Z

cos 2x dx

cos x − sin x

;

e)

Z

x

3

+

3

x

2

− 1

x

dx;

f)

Z

2

x

− 5

x

10

x

dx.

14.2

Korzystając z twierdzenia o całkowaniu przez części obliczyć całki nieoznaczone:

a)

Z

xe

3x

dx;

b)

Z

x

2

2

x

dx;

c)

Z

arc tg

x dx;

d)

Z

x dx

cos

2

x

;

e)

Z

x

2

sin x dx;

f)

Z

arc cos x dx

+ 1

;

g)

Z

ln(+ 1) dx;

h)

Z

arc cos x dx;

i)

Z

e

2x

sin x dx.

14.3

Stosując odpowiednie podstawienia obliczyć całki nieoznaczone:

a)

Z

cos √x

x

dx;

b)

Z

1 + 4x

x

dx;

c)

Z

(x+1) sin x

2

+2x+2 dx;

d)

Z

cos x dx

1 + sin x

;

e)

Z

dx

ch x

;

f)

Z

(53x)

10

dx;

g)

Z

x

2

5

p5x

3

+1 dx;

h)

Z

dx

2 + √x

;

i)

Z

ln x

x

dx;

j)

Z

e

x

dx

e

2x

+ 1

;

k)

Z

5 sin x dx

32 cosx

;

l)

Z

x

3

e

x

2

dx.

14.4

Obliczyć całki nieoznaczone:

a)

Z

(|x| + 1) dx;

b)

Z

min x, x

2

 dx;

c)

Z


− x

2


dx;

d)

Z

e

|x|

dx.

Lista XV

15.1

Obliczyć podane całki z ułamków prostych pierwszego rodzaju:

a)

Z

dx

(x − 3)

7

;

b)

Z

dx

+ 5

;

c)

Z

dx

(2 − 7x)

3

;

d)

Z

dx

9+ 20

.

15.2

Obliczyć podane całki z ułamków prostych drugiego rodzaju:

17

background image

a)

Z

dx

x

2

+ 4+ 29

;

b)

Z

(6+ 3) dx

x

2

+ 4

;

c)

Z

(4+ 2) dx

x

2

− 10+ 29

;

d)

Z

(x − 1) dx

9x

2

+ 6+ 2

;

e*)

Z

dx

(x

2

− 4+ 5)

2

;

f*)

Z

dx

(x

2

+ 2)

3

.

15.3

Obliczyć podane całki z funkcji wymiernych:

a)

Z

(+ 2) dx

x(x − 2)

;

b)

Z

x

2

dx

+ 1

;

c)

Z

dx

(x − 1)x

2

;

d)

Z

dx

(x

2

+ 1) (x

2

+ 4)

;

e)

Z

(4+ 1) dx

2x

2

+ 1

;

f)

Z

(3x − 1) dx

x

2

− x + 1

;

g)

Z

dx

x

2

+ 2+ 8

;

h)

Z

dx

x

2

+ 6+ 18

;

i)

Z

(5 − 4xdx

x

2

− 4+ 20

;

j)

Z

x

2

dx

x

2

+ 2+ 5

;

k)

Z

x(+ 2) dx

x

2

+ 2+ 2

;

l)

Z

dx

(x

2

+ 4)

.

15.4

Obliczyć podane całki z funkcji trygonometrycznych:

a)

Z

sin

3

x dx;

b)

Z

sin

4

cos

3

x dx;

c)

Z

cos

4

x dx;

d)

Z

sin

3

cos

6

x dx;

e)

Z

cos

2

cos 2x dx;

f*)

Z

sin

2

2sin

2

x dx.

15.5

Obliczyć podane całki z funkcji trygonometrycznych:

a)

Z

dx

sin + tg x

;

b)

Z

1 + tg x

cos x

dx;

c)

Z

dx

1 + 2 cos

2

x

;

d)

Z

sin

2

x dx

1 + cos x

;

e)

Z

dx

− tg x

;

f)

Z

sin

5

x dx

cos

3

x

;

g)

Z

dx

cos x

;

h)

Z

dx

sin + cos x

;

i)

Z

dx

3 sin + 4 cos + 5

.

15.6

Obliczyć podane całki z funkcji trygonometrycznych:

a)

Z

sin sin 3x dx;

b)

Z

sin 3cos x dx;

c)

Z

cos cos 5x dx;

d*)

Z

cos cos

x

2

cos

x

4

dx.

18