Rozdział 1

Odpowiedzi do zadań

Zadanie 1.1.1

a) 1 abc( a 2 + b 2 + c 2) b) 3 ln 2

3

Zadanie 1.1.2

√

a) 1

b) π 2 − 8

c) 11

d) 0 , 01

e) 40

f ) − 1 + ln

2

g) 7

48

16

3

8

192

Zadanie 1.1.3

a) 4 π R 5

b) 4 π a 5

c) πR

d) π

e) π

f ) 8 a 2

g) π h 2 R 2

15

15

2

10

6

9

4

√

√

h) 4 π a 3 bc

i) 3 π

j) 32 π

k) 16 π

l) 1 π

m) 2 π ( 2 − 1)

n) 8 2 π

15

8

3

10

3

35

Zadanie 1.1.4

√

a) 3

b) 55

c) πa 3

d) 2 πa 3

e) 16 π

f ) 38 π(2 −

2)

6

6

3

3

g) 4 πa

h) R 3 −r 3 π

i) 16 πR 6

j) 1 (5 a 3 + a)

k) 4 π

l) 32

3

3

12

3

3

m) 8 π

n) 4 π

o) 45

p) π

r) 4 π

3

3

Zadanie 1.2.1

√

√

√

√

a)

5 ln 2

b) arctg

10

c) 2 (5 5 − 2 2)

d) 24

e) 0

3

√

f ) 2 2 ( b 3 − a 3)

g) 2 πa 3

h) 2 π + 2

i) 1 ( π 2 + 12 π − 8 ln 2)

3

16

1

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

2

Zadanie 1.2.2

√

√

√

√

√

a)

a 2 + b 2(2 πa 2 + 8 π 3 b 2) b) 1 a 3(3 π + 2 2)

c)

3 − 2

2

d) 16

2

3

3

3

143

Zadanie 1.2.3

√

√

a) 21 π

b) 8

c) 5

d)

3

e)

2 a 2 + b 2

4

Zadanie 1.2.4

√

3 π

π

a)

2 ( e 4 + 3 e 4 − 4)

b) 2 π

3

Zadanie 1.2.5

a) 0

b) 0

c) − 17

d) π − 2

24

4

3

e) 0

f ) − 4

g) 2

h) − π

3

Zadanie 1.2.6

1

a) 1

b) − πa 2

c)

d) 13

e) 4

f ) 0

35

Zadanie 1.2.7

a) 10

b) πR 4

c) − 1

2

3

d) − 4

e) π − 4

f ) − 1 e 5 + 1 e 2 − 2 + 2

3

2

3

15

6

e

5

Zadanie 1.2.8

a) − 3

b) 63

c) − 1

2

2

√

d) 3

e) 1

f )

2 + 1

2

Zadanie 1.3.1

√

√

a)

3 a 3

b) 16

c) 54 14

d) 28

2

3

Zadanie 1.3.2

a) 0

b) 4 πR 4

c) ah(4 a + πh)

d) 30 π

3

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

3

Zadanie 1.3.3

√

√

√

a) 2 2 πp 2

b) 2 π ( 8 − 1)

c) 2 R 2 π − 1

d) 8 π(2 2 − 1)

3

2

3

Zadanie 1.3.4

a) 1 + π

b) 70 − 3 π

c) 0

60

3 · 28

3

2

d) − π

e) 38 π

f ) − 94

4

15

15

Zadanie 1.3.5

a) 1 kR 2(16 R + 3 πk)

b) 12 πa 5

c) 1

24

5

Zadanie 1.3.6

a) − 1 πR 6

b) − πa 2

c) 0

8

Zadanie 1.4.1

a) grad F = [ x 2 − 2 yz, y 2 − 2 xz, z 2 − 2 xy]

b) grad F = [ x, y, z]

h

i

h

i

c) grad F = 1 − 1 + y , x + x , − xy d) grad F =

y

, −x , 1

y

z

y 2

z

z 2

x 2+ y 2

x 2+ y 2

e) grad F = [ yz, xz, xy]

Zadanie 1.4.2

a) div ~

W = − 1 ,

rot ~

W = ~k

b) div ~

W = 2 z,

rot ~

W = − 2( x + y) ~k

c) div ~

W = 0 ,

rot ~

W = 0

d) div ~

W = 2 ,

rot ~

W = 0

r

e) div ~

W = − 1 y 2 − 2 zy − 2 xz, rot ~

W = y 2 ~i + z 2 ~j + xy~k 2

f ) div ~

W = 2 x + y + xz + 1 ,

rot ~

W = −xy~i + ~j + ( yz − x) ~k Zadanie 1.4.3

a) u( x, y) = xey − 2 y 2 + C, C ∈ R

b) u( x, y) = xexy + C, C ∈ R

c) nie

d) nie

e) nie

f ) u( x, y) = x 2 + 2 xy + y 3 + C, C ∈ R

√

g) u( x, y) =

x 2 + y 2 + C, C ∈ R

h) u( x, y, z) = x 3 + x 2 yz + y 2 + z 2 + 2 z + C, C ∈ R

i) nie

j) u( x, y, z) = 1 ( x 4 + y 4 + z 4) − 5 xyz + C, C ∈ R

4

k) u( x, y, z) = x 2 y + xz 2 + sin πz + C, C ∈ R

l) u( x, y, z) = xy + xz + yz + C, C ∈ R

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

4

Zadanie 1.4.4

a) 96 π + 256

b) 0

c) 5 π

3

d) 48 π

e) − 2 π f ) 4 π

Zadanie 1.4.5

a) 4 πR 2 H

b) − 4 π

c) 24 a 3

Zadanie 1.4.6

a) − 7

b) − π

c) πR 2

4

Zadanie 2.1.1

a) zbieżny

b) zbieżny

c) zbieżny

d) zbieżny

e) rozbieżny

f ) zbieżny

g) zbieżny

h) zbieżny

i) rozbieżny

Zadanie 2.1.2

a)

1

b) − 2

c) 1

e 2 − 1

3

4

d) 23

e) − ln 3

f ) 1 sin 1

4

2

√

g) 1

h) 1 −

2

i) 1

2

Zadanie 2.1.3

a) spełnia

b) spełnia

c) spełnia

d) spełnia

e) spełnia

f ) spełnia

g) spełnia

h) nie spełnia

i) spełnia

Zadanie 2.1.5

a) rozbieżny

b) zbieżny

c) rozbieżny

d) zbieżny

e) zbieżny

f ) zbieżny

g) rozbieżny

h) rozbieżny

i) rozbieżny

j) zbieżny

k) rozbieżny

l) rozbieżny

m) rozbieżny

n) zbieżny

o) rozbieżny

p) rozbieżny

q) zbieżny

r) rozbieżny

s) zbieżny

t) zbieżny

u) rozbieżny

v) zbieżny

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

5

Zadanie 2.1.6

a) rozbieżny

b) zbieżny

c) rozbieżny

d) rozbieżny

e) zbieżny

f ) zbieżny

g) zbieżny

h) zbieżny

i) rozbieżny

j) zbieżny

k) zbieżny

l) zbieżny

m) zbieżny

n) rozbieżny

o) rozbieżny

p) zbieżny

q) zbieżny

r) zbieżny

Zadanie 2.1.7

a) rozbieżny

b) zbieżny

c) zbieżny

d) zbieżny

e) zbieżny

f ) zbieżny

g) rozbieżny

h) rozbieżny

i) zbieżny

j) zbieżny

k) rozbieżny

l) zbieżny

m) zbieżny

n) rozbieżny

o) rozbieżny

p) zbieżny

r) zbieżny

s) zbieżny

t) zbieżny

u) zbieżny

v) zbieżny

Zadanie 2.1.8

a) zbieżny

b) zbieżny

c) zbieżny

d) zbieżny

e) zbieżny

f ) zbieżny

Zadanie 2.1.9

a) zbieżny bezwzględnie

b) zbieżny warunkowo

c) zbieżny warunkowo

d) zbieżny bezwzględnie

e) zbieżny warunkowo

f ) zbieżny warunkowo

g) zbieżny bezwzględnie

h) zbieżny bezwzględnie

i) zbieżny bezwzględnie

j) zbieżny warunkowo

k) zbieżny bezwzględnie

l) rozbieżny

m) zbieżny warunkowo

n) rozbieżny

o) zbieżny bezwzględnie

p) zbieżny bezwzględnie

r) zbieżny bezwzględnie

s) zbieżny warunkowo

t) zbieżny bezwzględnie

u) rozbieżny

v) zbieżny bezwzględnie

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

6

Zadanie 2.2.1

√

√

a) (0 , + ∞)

b) ( − 2 , − 2) ∪ ( 2 , 2) c) ( −∞, − 1) ∪ (1 , + ∞)

9 11

d)

e) <

f )

,

2

2

Zadanie 2.2.2

a) <

b) <

c) <

d) <

e) <

f ) <

Zadanie 2.2.3

√

3 2

e

a)

b)

c) 0

5

3

1

d) + ∞

e)

f ) 0

e

1

g) 1

h)

i) 2

4

Zadanie 2.2.4

1

1 1

a) R = 2 ,

x ∈ ( − 2 , 2)

b) R =

,

x ∈

− ,

2

2 2

c) R = 5 ,

x ∈ h− 5 , 5)

d) R = 3 ,

x ∈ (2 , 8 i

1

1 1

e) R = 3 ,

x ∈ ( − 3 , 3 i

f ) R =

,

x ∈

− ,

5

5 5

√

√

√

3

*

3

3 +

g) R =

,

x ∈

−

,

h) + ∞

2

2

2

√

√ √

i) R =

3 ,

x ∈ − 3 ,

3

j) R = 1 ,

x ∈ h− 1 − e, 1 − e)

k) R = 0

l) R = 1 ,

x ∈ h 4 , 6)

ł) R = 2 ,

x ∈ ( − 1 , 3)

m) R = 3 ,

x ∈ h− 3 , 3 i

n) R = 3 ,

x ∈ ( − 3 , 3 i

o) R = 1 ,

x ∈ 29 , 31

20

20

20

p) R = 2 ,

x ∈ ( − 4 , 0)

r) R = + ∞

√

√

√

s) R = 1 ,

x ∈ h− 3 , − 1 i

t) R =

5 ,

x ∈ − 5 − 1 ,

5 − 1

2

1 5

u) R =

,

x ∈

,

v) R = 2 ,

x ∈ (0 , 4 i

3

3 3

E

w) R = 3 ,

x ∈ h− 1 , 2 i

x) R = 7 ,

x ∈ − 7 , 7

2

2

2

2

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

7

Zadanie 2.4.1

∞

a)

f ( x) = 2 P ( − 1) n sin nx n 2 − 1

n=2

∞

b)

f ( x) = − 1 + e 2 π− 1

1 + P cos nx − n sin nx

π

2

n 2+1

n 2+1

n=1

∞

c)

f ( x) = 1 − 4 P cos(2 n− 1) x 2

π 2

(2 n− 1)2

n=1

∞

d)

f ( x) = π − 4 P cos(2 n− 1) x 2

π

(2 n− 1)2

n=1

e)

∞

f)

f ( x) = 4 P sin(2 n− 1) x

π

(2 n− 1)2

n=1

∞

g)

f ( x) = 2 − π P cos 2 nx

π

4

4 n 2 − 1

n=1

∞

(2 n− 1) πx

cos

h)

f ( x) = 24 P

6

π 2

(2 n− 1)2

n=1

∞ ( − 1) n cos nπx

i)

f ( x) = 1 + 16 P

2

3

π 2

n 2

n=1

∞

j)

f ( x) = 2 sinh π 1 + P ( − 1) n (cos nx − n sin nx) π

2

n 2+1

n=1

√

∞

k)

f ( x) = 1 − 3 2 P

1

cos 2 πnx +

1

cos(2 n− 1) πx

3

π 2

4 n 2

3

(2 n− 1)2

3

n=1

∞

l)

f ( x) = π + P ( ( − 1) n cos nx − 3( − 1) n sin nx) 4

πn 2

n

n=1

∞

m) f ( x) = π+1 + 1 P

2 ( − 1) n− 1 cos nx − ( − 1) n(2 π− 1) − 1 sin nx 2

π

n 2

n

n=1

∞

n)

f ( x) = 2 P n(1 −( − 1) n) sin nx π

n 2 − 1

n=1

∞

o)

f ( x) = 3 P

−

4

(( − 1) n + 1) cos nπx + ( 1 − 8 ( − 1) n) sin nπx 8

( nπ)2

4

nπ

nπ 2

4

n=1

∞

p)

f ( x) = 1 + 1 P

( − 1) n− 1 cos nx + 1 sin nx

4

π

n

n

n=1

Zadanie 2.4.2

∞

π(2 n− 1) x

( − 1) n sin

∞

a) f ( x) = 8 P

2

b) f ( x) = P sin 2 nx

π 2

(2 n− 1)2

2 n

n=1

n=1

∞

c)

f ( x) = P sin nx

d) f ( x) =

n

n=1

Zadanie 2.4.3

∞

∞

f ( x) = 8 P sin(2 n− 1) x ,

P

( − 1) n− 1 = π 3

π

(2 n− 1)3

(2 n− 1)3

8

n=1

n=1

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

8

Zadanie 2.4.4

∞

∞

a)

f ( x) = π − 4 P cos(2 n− 1) x , P

1

= − 3 π 2

2

π

(2 n− 1)2

(2 n− 1)2

8

n=1

n=1

∞

∞

b) f ( x) = 1 + 4 P sin nx ,

P

( − 1) n = −π

2

π

2 n− 1

2 n− 1

8

n=1

n=1

∞

c)

f ( x) = − 2 P ( − 1) n+1 n sin nx, n 2 − 1

n=1

∞

d) f ( x) = 1 + 4 P sin(2 n− 1) x , 2

π

2 n− 1

n=1

Zadanie 3.1.1

a)

y = C · x 3

i

y ≡ 0

y

2

b) arctg

= −

+ C

2

x

x

c)

y 2 = 2 + Cx

√

1 √

d)

y =

x 3 + C

i

y ≡ 0

3

π

e)

tg y = x ln x − x + C

i

y =

+ kπ, k ∈ Z

2

1

2

f)

− − 3 ln |y| = ln |x| −

+ C

i

y ≡ 0

y

x

Zadanie 3.1.2

3

a)

y = − x 3

1

2

b) ey =

e 3 x +

3

3

1

c)

y = x + 1

d) ln | sin y| = −x 2

√

e)

y = x ln x − x + 1

f)

y = 1 + ex

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

9

Zadanie 3.1.3

a)

ln | y − 1 | − x = − ln |x| + C

x

y−x

−x

√

b)

= ln |C

x|

y − x

c)

sin y

= ln | C |

x

x

2

d) − 1 ln | 1 + y

| + arctg

y

= ln |Cx|

2

x

x

e)

arcsin y

= ln |Cx|

x

f)

e− yx = − ln |Cx|

Zadanie 3.1.4

a)

y 2 = 2 x 2 ln |xe|

b) y = x ln |ex|

y

y

1

y 2

c)

arctg

−

ln

+ 1 = ln |x|

x

x

2

x

y 2

d)

− 2 y = 2 x − 1

x 2

x

1

e)

√

=

x

x 2 + y 2

2

y

f)

ln

= x

x

Zadanie 3.1.5

C

a)

y = x 2

q

b) y = C

| 1 − x 2 |

s C 2(1 − cos x)

c)

y =

1 + cos x

d) y = Ce− 1 x 2

2

e)

y = Cx

x − 1

f)

y = C x − 2

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

10

Zadanie 3.1.6

C

1

a)

y =

+

x 2

x 3

5

b) y = Ce− sin x + xe− sin x c)

y = − 2 cos2 x + C cos x d) y = C(1 + x 2) + x + x 3

1

1

e)

y = Cex −

x sin x −

( x + 1) cos x

2

2

f)

y = Ce− 2 x + (5 x 2 − 2 x + 2 ) e 3 x 5

g)

y = Ce 4 x + ( 1 x 2 + x) e 4 x 2

h) y = Cex + ex sin x − 3 ex cos x Zadanie 3.1.7

a)

y = 2 e− sin x + sin x − 1

b) y = 1

1

c)

y =

( x 2 + 1)

3

1

d) y =

(1 + ( x − 1) ex)

x

√

e)

y = x +

1 − x 2

Zadanie 3.1.8

a)

y = 4 e−x + 2 x − 2

b) y = 4 e 5 x + xe 5 x

5

c)

y = 2 e 4 x + e 4 x( 2 x 3 − cos x) 3

d) y = 3 ex + 5 (sin x − cos x) + 3 (sin 2 x + 2 cos 2 x) 10

2

5

e)

y = 1 e− 2 x + e 3 x( 3 cos x + 11 sin x) 26

26

26

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

11

Zadanie 3.1.9

1

a)

y = Cex − x − 1

√

b)

y = Cx 2 + 1 x 2 ln |x|

2

1

c)

y = Cx + ln x + 1

1

d)

= C cos3 − 3 cos3 x 1 − sin2 x y 3

Zadanie 3.1.10

1

a)

y = ln x + 1

4

b) y 2 = 4 − 3 ex 2

1

c)

y = √

2 1 − x 2 − 1

2 ex

d) y = 2 e − xex 2

Zadanie 3.1.11

a)

C = 3 x 2 y 2 − 1 x 3 − 2 y 3 − y 2

3

b) C = x ln y − x 2 − y 2

1

sin2 x

c)

C =

( x 2 + y 2) +

2

y 2

√

d) C =

x 2 + y 2 + yx

Zadanie 3.1.12

a)

x 3 ey − y = − 1

b) xy = 8

3

c)

x + 1 ( x 2 + y 2) 2 − 1 y 2 = 4

3

2

3

d) x + ey = ey

e)

ey + x 2 e−y − 2 x = 4

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

12

Zadanie 3.2.1

a)

y 0 = C 1 cos 2 x + C 2 sin 2 x + C 3 ex

√

√

√

√

b) y

3 x

3 x

3 x

3 x

0 = C 1 e

+ C 2 xe

+ C 3 e−

+ C 4 xe−

c)

y 0 = C 1 + C 2 x + C 3 x 2 + C 4 cos 3 x + C 5 sin 3 x d) y 0 = C 1 + C 2 cos 2 x + C 3 x cos 2 x + C 4 sin 2 x + C 5 x sin 2 x e)

y 0 = C 1 ex + C 2 e 2 x sin 3 x + C 3 e 2 x cos 3 x f)

y 0 = C 1 + C 2 x + C 3 e−x + C 4 xe−x g)

y 0 = C 1 e−x + C 2 xe−x + C 3 x 2 e−x + C 4 x 3 e−x h) y 0 = C 1 + C 2 x + C 3 x 2 + C 4 x 3 + C 5 e−x + C 6 xe−x + C 7 x 2 e−x Zadanie 3.2.2

√

√

a)

y = − 6 e 2 x − 1

√ e−x sin

3 x + 1 e−x cos

3 x

2

3

6

b) y = − 2 + cos x + ex

c)

y = 7 + 1 e−x cos 3 x + 5 e−x sin 3 x 4

4

12

d) y = 2 ex − 2 e− 2 x − 2 xe− 2 x 9

9

3

e)

y = 2 ex + 1 e− 3 x + ex(cos x + sin x) 2

Zadanie 3.2.3

a)

y = C 1 e 2 x + C 2 xe 2 x + 1 x 3 e 2 x 6

b) y = C 1 ex + C 2 xex + C 3 e− 2 x + ( x 2 + x − 1) e−x c)

y = C 1 + C 2 cos 2 x + C 3 sin 2 x − 3 x cos 2 x − 1 x sin 2 x 8

2

d) y = C 1 e 2 x + C 2 e 3 x − 1 sin 3 x − 1 cos 3 x 6

2

e)

y = C 1 cos 3 x + C 2 sin 3 x + ex( 1 cos 3 x + 6 sin 3 x) 37

37

f)

y = C 1 e−x cos x + C 2 e−x sin x − xe−x cos x g)

y = C 1 cos 2 x + C 2 sin 2 x + ( 1 x 2 + 5 x) cos 2 x + ( 5 x 2 + 7 x) sin 2 x 8

16

8

16

h) y = C 1 + C 2 x + C 3 x 2 + C 4 cos 2 x + C 5 sin 2 x + 1 ex + 3 x sin 2 x + 1 x 3

5

32

24

i)

y = C 1 cos x + C 2 sin x + 2 x sin x + ( 1 x 2 − x + 1) ex 2

j)

y = C 1 ex + C 2 e−x + C 3 cos x + C 4 sin x − ex sin x − x 4 − 24

k) y = C 1 ex + C 2 e 2 x + 3 x + 9 + 3 cos 2 x − 1 sin 2 x 2

4

4

4

Zbiór zadań - Analiza matematyczna II

13

Zadanie 3.2.4

a)

y = e 2 x + ex( −x 2 − x + 1) b) y = − cos x − 1 sin x + 1 sin 2 x 3

3

c)

y = 4 + e− 2 x − 3 xe−x

d) y = − 1 − x + 1 ex + 1 sin x + 1 cos x 2

2

2

e)

y = a − 1 + (1 − a) x + a x 2 + ( 1 − a) e−x − 1 sin x + 1 cos x 2

2

2

2

f)

y = e 3 x − 3 xe 3 x + 1 x 2 + 1 x + 1

9

27

3

g)

y = 3 π cos 2 x + 1 sin 2 x + x sin 2 x − x cos 2 x 2

h) y = 2 xex − 3 ex + 2 e−x + 2 sin x + cos x i)

y = 3 e 2 x cos x − 2 e 2 x sin x + ex( x 2 − 1) j)

y = πex cos x + ( − 3 π − 2) ex sin x + 2 ex( x sin x + cos x) k) y = 11 − 11 ex + 9 xex + 2 x − 12 x 2 ex + 1 e 5 x 2

Zadanie 3.2.5

a)

y = C

1+sin x

1 cos x + C 2 sin x − 1 − cos2 x + 1 sin x ln

+ sin2 x

2

1 − sin x

b) y = C 1 + C 2 ex + (1 + ex) (ln(1 + ex) − x) − 1

c)

y = C

1+sin x

1 + C 2 cos x + C 3 sin x + 1 ln

− x cos x + sin x · ln | cos x|

2

1 − sin x

d) y = C 1 + C 2 ex − cos( ex) e)

y = C 1 e− 2 x + C 2 xe− 2 x + x 2 e− 2 x( 3 ln x − 5 ) 2

4

f)

y = C 1 + C 2 ex − ln x