Egzamin z Analizy 1, 19 VI 2007 godz. 12.00

1. Napisać równanie stycznej do krzywej y = x 2 + 1

w punkcie o odciętej x = 1. Jaki 2 x− 1

kąt tworzy ta prosta z osią OY

Rozwiązanie:

Styczna w punkcie x = 1

y(1) = 2

y0 = 2 x − 2

1

(2 x− 1)2

y0(1) = 0

Równanie stycznej

y − 2 = 0( x − 1)

czyli

y = 2

Kąt między styczną a osią OY jest równy π 2

2. Obliczyć f 0(0) jeżeli f ( x) = (sin 2 x + x 2)2 + ln( e−x 2 + x) Rozwiązanie:

− 2 xe−x 2 + 1

f 0( x) = 2(sin 2 x + x 2)(2 cos 2 x + 2 x) +

e−x 2 + x

f 0(0) = 1

3. Wyznaczyć największą wartość funkcji f ( x) = x 2 e− 2 x w przedziale < 0 , + ∞) Rozwiązanie:

Badamy monotoniczność funkcji rozwiązując nierówność: f 0( x) > 0

f 0( x) = 2 xe− 2 x − 2 x 2 e− 2 x = (2 x − 2 x 2) e− 2 x (2 x − 2 x 2) e− 2 x > 0

2 x − 2 x 2 > 0

1 − x > 0 (ze wzgględu na dziedzinę rozwiązujemy nierówność tylko dla x > 0) x < 1

Wynika stąd, że funkcja jest rosnąca na przedziale < 0 , 1 > , malejąca na przedziale

< 1 , + ∞) a więc ma wartość największą w punkcie x = 1

Wartość ta jest równa 1 e 2

4. Wyznaczyć wzór Maclaurina R 5 dla funkcji f( x) = sin(2 x + π ) 6

Rozwiązanie:

Wzór Maclaurina:

f 0(0) x

f 00(0) x 2

f 000(0) x 3

f IV (0) x 4

f ( x) = f (0) +

+

+

+

+ R

1!

2!

3!

4!

5

f V ( θx) x 5

R 5 =

, gdzie 0 < θ < 1

5!

f (0) = 12

√

f 0( x) = 2 cos(2 x + π ) , f 0(0) =

3

6

f 00( x) = − 4 sin(2 x + π ) , f 00(0) = − 2

6

√

f 000( x) = − 8 cos(2 x + π ) , f 000(0) = − 4 3

6

f IV ( x) = 16 sin(2 x + π ) , f IV (0) = 8

6

f V ( x) = 32 cos(2 x + π ) 6

Stąd:

√

√

√

1

3 x

2 x 2

4 3 x 3

8 x 4

1

√

2 3

1

f ( x) =

+

−

−

+

+ R

+

3 x − x 2 −

x 3 + x 4 + R

2

1!

2!

3!

4!

5 = 2

3

3

5

gdzie

32 cos(2 θx + π ) x 5

4 cos(2 θx + π )

R

6

6

5 =

=

x 5

5!

15

5. Obliczyć całki:

2 π

Z

a)

cos 2 x sin x d x π

Z

2

b)

d x

x 2 − 1

Rozwiązanie:

2 π

Z

2 π

Z 1

a)

cos 2 x sin x d x =

(sin 3 x − sin x) d x =

2

π

π

1 cos 3 x

2 π

1

1

1

2

−

+ cos x

= ( − + 1 −

+ 1) =

2

3

π

2

3

3

3

Z

2

b)

d x

x 2 − 1

Rozkładamy fumkcję podcałkową na ułamki proste: 2

2

A

B

=

=

+

x 2 − 4

( x − 1)( x + 1)

x − 1

x + 1

A( x + 1) + B( x − 1) = 2

Podstawiamy x = 1

2 A = 2 czyli A = 1

Podstawiamy x = − 1

− 2 B = 2 czyli B = − 1

Z

2

Z

1

Z

1

d x =

d x −

d x = ln |x − 1 | − ln |x + 1 | + C

x 2 − 1

x − 1

x + 1

6. Obliczyć pole figury ograniczonej krzywymi y = x 2 , y = 1 x 2 , y = 9

4

Rozwiązanie:

Robimy rysunek i szukamy punktów przecięcia krzywych: ( y = x 2

y = 1 x 2

4

x 4 = 0

x = 0

( y = x 2

y = 9

x 2 = 9

x = ± 3

( y = 1 x 2

4

y = 9

1 x 2 = 9

4

x = ± 6

Z rysuku widać, że są dwie figury symetryczne spełniające warunki zadania. Wybier-amy jedną znich np. x ­ 0. Wybraną figurę trzeba podzielić na dwie części: F 1 : x ∈< 0 , 3 > i F 2 : x ∈< 3 , 6 > Pole pierwszej części:

3

Z

3

"

#

1

3 Z

3 x 3 3

27

S 1 = ( x 2 − x 2) d x =

x 2 d x =

=

4

4

4

3

4

0

0

0

Pole drugiej części:

6

Z

"

#

1

x 3 6

9

45

S 2 = (9 − x 2) d x = 9 x −

= 54 − 18 − 27 +

=

4

12

4

4

3

3

Pole całej figury jest równe:

S = S 1 + S 2 = 18