Egzamin z Analizy 1, 9 V 2007, grupa A 1. Wyznaczyć parametry a i b tak, aby funkcja f była ciągła i różniczkowalna w punkcie x = 0 , jeśli

( ex

dla x ¬ 0

f ( x) =

ax + b dla x > 0

Po wyznaczeniu a i b narysować wykres funkcji f .

Rozwiązanie:

Funkcja będzie ciągła w punkcie x = 0 , gdy wartość f (0) (równa granicy lewostronnej w x = 0) będzie równa granicy prawostronnej w x = 0.

f (0) = 1

lim f ( x) = lim ax + b = b x→ 0+

x→ 0+

Dostajemy równanie:

b = 1

Funkcja będzie różniczkowalna w punkcie x = 0 , gdy jej pochodna lewostronna w x = 0 będzie równa pochodnej prawostronnej w x = 0 .

f 0(0 −) = e 0 = 1

f 0(0+) = a

a = 1

2. Obliczyć granicę

ex − e−x − 2 x

lim

x→ 0

x − sin x

Rozwiązanie:

Stosujemy 3 razy regułę del’Hospitala (za każdym razem granica jest typu 0) 0

ex − e−x − 2 x

ex + e−x − 2

ex − e−x

ex + e−x

lim

= lim

= lim

= lim

= 2

x→ 0

x − sin x

x→ 0

1 − cos x

x→ 0

sin x

x→ 0

cos x

3. Dla krzywej y = x 3 + 3 x 2 − 5 wyznaczyć równanie stycznej prostopadłej do prostej 2 x − 6 y + 10 = 0

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie prostej y = x + 5

3

3

Współczynnik kierunkowy stycznej jest więc równy k = − 3 . Współczynnik ten jest równy pochodnej y0.

y0 = 3 x 2 + 6 x

3 x 2 + 6 x = − 3

x 2 + 2 x + 1 = 0

x = − 1

Z równania krzywej y = − 3

A więc rówanie stycznej:

( y + 3) = − 3( x + 1) Czyli

y = − 3 x − 6

4. Za pomocą odpowiedniego przekształcenia obliczyć całkę Z

sin3 x

I =

d x

1 + cos2 x

Rozwiązanie:

Stosujemy podstawienie:

t = cos x

d t = − sin x d x Z sin2 x sin x

Z (1 − cos2 x) sin x Z −(1 − t 2)

Z t 2 − 1

I =

d x =

d x =

d t =

d t

1 + cos2 x

1 + cos2 x

1 + t 2

t 2 + 1

Jest to całka z funkcji wymiernej. Dzielimy licznik przez mianownik Z

2

I =

(1 −

) d t = t − 2 arc tg t + C = cos x − 2 arc tg(cos x) + C

t 2 + 1

5. Obliczyć całkę niewłaściwą

∞

Z

√

I =

e− 2 x d x

0

Rozwiązanie:

∞

Z

b

√

Z

√

I =

e− 2 x d x = lim e− 2 x d x

b→∞

0

0

Stosujemy podstawienie

x = t 2

d x = 2 t d t

Dla x = 0 jest t = 0

√

Dla x = b jest t =

b

√b

Z

I = lim 2

e− 2 tt d t

b→∞

0

Całkujemy przez części:







 f = t

f 0 = 1





e− 2 t



 g0 = e− 2 t

g =





− 2

√

√

b

Z

"

# √

b

√

√

"

# √

√

√

√

te− 2 t

b

Z e− 2 t

be− 2 b

e− 2 t

b

be− 2 b

e− 2 b

1

e− 2 tt d t = −

−

d t = −

−

= −

−

+

2

− 2

2

4

2

4

4

0

0

0

0



√



√

√

e− 2 b

1

1

√

√

I = lim  − be− 2 b −

+  =

− lim

be− 2 b

b→∞

2

2

2

b→∞

Granicę liczymy stosując regułę del’Hospitala

√

1

√

√

√

b

1

lim

be− 2 b = lim

2 b

√

= lim

√

= lim

√

= 0

b→∞

b→∞ e 2 b

b→∞ 2 e 2 b

b→∞ 2 e 2 b

√

2 b

A więc

I = 12

6. Obliczyć objętość bryły powstałej przez obrót obszaru D dookoła osi Ox D : 4 x 2 + 9 y 2 ¬ 36

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie obszaru

x 2

y 2

+

¬ 1

9

4

Obszar D to elipsa o półosiach 3 i 2. Równanie brzegu obszaru: s

x 2

y = ± 2 1 − 9

Objętość bryły (elipsoidy obrotowej) jest równa: 3

Z

3

Z

"

#

x 2

x 3 3

V = π

y 2 d x = π

4(1 −

) d x = 4 π x −

= 4 π(3 − 1 − ( − 3 + 1)) = 16 π

9

27

− 3

− 3

− 3