1.Całka oznaczona Reimanna :
f. ograniczona w [a,b] {Xi}ni=1
Δ xi=xi-xi-1 długość przedziału [xi-1,xi]
dn= max Δ xi ,def. Podział a=x0<x1<…<xi-1<xi<…<xn=b {Xi}ni=1 przedział [a,b] nazywamy przedziałem normalnym, jeżeli lim dn=0
(1)def. Granicę skończone: lim n→ γn= Σni=1 f(ξi) Δ xi niezależną od wyboru p. pośrednich ξi i dla każdego ciągu podziałów przedz. [a,b], nazywamy całkę oznaczoną Reimanna.
(2) lim n→ γ ab f(x)dx jeżeli istnieje całka(2) oznaczona to mówimy, ze f jest całkowalna w [a,b].
Interpretacja geometryczna całki (2) niech f(x)≥0w[a,b],f(x)>0w(a,b);
D={(x,y):a≤x≤b i 0≤y≤f(x) f. ciągła
Σni=1 f(ξi) Δ xi =γn jest sumą pól prostokątów o podstawie Δ xi i wysokości f(ξi) i przybliżająca pole obszaru D (3)
(4) │D│= ab f(x)dx Pole obszaru zawartego między osią ox krzywą o równaniu y=f(x) i rzędnymi w punktach a i b tzn prostymi x=a i x=b γn= Σni=1 f(ξi) Δ xi, (1) lim n→ dn=0= ab f(x)dx
2.Twierdzewnia o istnieniu całki w xn :
(1) Funkcja f ciągła jest całkowalna w [a,b]
(2) Jeżeli funkcja f jest ograniczona w [a,b] i ma skończoną liczbę p. nieciągłości w [a,b] lub nieskończoną, ale zbiór p. nieciągłości da się pokryć sko0ńczoną liczbom odcinków o długości dowolnie małej, to funkcja f jest całkowalna w [a,b]
(3) funkcja f która nie jest ograniczona w [a,b], nie jest w nim całko.
(4) funkcję monotoniczną w [a,b] jest całkowalna
3. Twierdzenie Leibniza-Newtona:
Jeżeli funkcja f jest całkowalna w [a,b] i F jest dowolna f pierwotną funkcji f tzn. F(x)=∫f(x)dx, to abf(x)dx=F(b)-F(a)
NP: obliczyc pole obszaru D ograniczonego osia ox, krzywą y=x2+4 w przedziale [0,1]. D=o1(x2+4)dx= F(b)-F(a)
o1(x2+4)dx=│ x3/3+4x o│1=1/3+4=41/3
4. Zastosowanie geometryczne całki oznaczonej:
(1) D={(x,y):a≤x≤b,0≤y≤f(x), f(x)>0, x(a,b), f ciągła w [a,b]}
│D│= ab f(x)dx
(2) D={(x,y):a≤x≤b, φ(x)≤y≤ψ(x),gdzie φ(x)< ψ(x), x(a,b), φ i ψ są ciągłe}
│D│= ab[ψ(x)- φ(x)]dx
Np.: D ograniczony krzywą daną parametrem:
x= φ(t), t [α,β]
y=ψ(t)
x= acost t[0,2π], a >0
y=asint
x2+y2=a2(cos2t=sins2t)
x=x0=acost
y=y0+asint => (x-x0)2+(y-y0)2=a2
def. (1)γ nazywamy ciągłą, jezeli φ i ψ są ciągłe w [a,b]
(2) γ nazywamy łukiem zwykłym jeżeli nie ma punktów wielokrotnych tzn. t1,t2 (α,β): t1≠t2=>(x1,y1)≠(x2,y2)
(φ(t1),ψ(t1))≠(φ(t2),ψ(t2))
(3) γ nazywamy łukiem gładkim jeżeli jest łukiem zwykłym φiψ są kl. C1 w [α,β] i [φ'(t)]2+[ψ'(t)]2>0, t(α,β)
(4) γ nazywamy krzywa gładką, jeżeli da się podzielić na skończoną liczbę łuków gładkich.
5.Tw. Jeżeli funkcje φiψ są klasy C1 w [α,β] i ψ(t)>0 w(α,β) i φ'(t)>0 w [α,β], to obszar D ograniczony osią ox, rzędnymi w punktach φ(α) i φ(β) prostymi o x= φ(α), x= φ(β) i krzywą γ ma pole dane wzorem: │D│= αβ[ψ(x)- φ'(x)]dt
Np. x=a(t-sint) t [0,2π], a>0
y=a(1-sint)
│D│= 02πa(1-cost)a(1-cost)=a2 02π(1-2cost+cos2t)= a2[t 0│2π -2sint0│2π +02π(1+cos2t)/2dt]= a2[2π+1/2t 0│2π+1/202π cos2t dt]=
a2[2π+π]+ a2/2*sin2t/2 0│2π=3π a2
6. D ograniczony krzywą daną równaniem biegunowym:
R=f(φ),φ[α,β] i promieniami r(α)=f(α), r(β)=f(β)
Δφi=φi-φi-1 ; ΔSi=pole wycinka koła o promieniu r(φi) i odpowiadaΔφi
│D│=1/2 αβf2(φ) dφ
Np: r=a(1+cosφ)
φ =0=>r=2a; φ= π/2=>r=a; φ=π=>r=0; φ =3/2π=>r=a; φ=2 π=>r=2a
│D│=2*1/20πa2(1+cosφ)2dφ= a20π(1+2cosφ+cos2φ) dφ= a2[φ 0│π +2sinφ0│π +1/20π(1+cos2φ) dφ=3π a2
7.Długość łuku krzywej gładkiej:
TW. Jeżeli φ jest łukiem gładkim i φ: φ(t) ,ψ(t); t[α,β], to ma długość wyrażoną wzorem: │φ│= αβ√ [φ'(t)]2+[ψ'(t)]2dt
8.Całka niewłaściwa, punkty osobliwe, zbierzność: Nich f jest określona w [a,b) i niech istnieje aβf(x)dx gdy a≤β<b
Def. Punkt b nazywamy p. osobliwym funkcji f, jeżeli
(1)b=∞ (2) b jest skończone, ale f jest w b nieograniczone
Def. Jeżeli istnieje granica: aβf(x)dx=(n) abf(x)dx to granicę tą nazywamy całką niewłaściwą z f w [a,b]
Niech f jest określona w (a,b] : abf(x)dx, a≤α<b
Def. Punkt a nazywamy p. osobliwym funkcji f jeżeli (1)a=-∞
(2) a jest skończone ale f jest nieograniczona w a.
Jeżeli istnieje granica: limα→a →αbf(x)dx=(n) abf(x)dx to mówimy ze całka (n) abf(x)dx jest zbierzna
Kryterium zbierzności całki niewłaściwej: Jeżeli funkcja f i F spełniają nierówność │f(x)│≤F(x) i p. b jest punktem osobliwym dla x,
f i F, to jeżeli abF(x) dx jest zbierzna to abf(x)dx jest zbierzna i to bezwzględnie.
9.Liczy zespolone: Liczbą zespoloną Z nazywamy parę uporządkowaną (a,b) gdy aR i bR
Dodawanie: Z1=(a,b), Z2=(c,d), Z1+ Z2=(a,b)+(c,d)=(a+c,b+d)
Mnożenie: Z1* Z2=(a,b)*(c,d)=(ac-bd,ad+bc)
Dla rzeczywistych:a=(a,0), c=(c,0)
a+c=(a,0)+(c,0)=(a+c,0); a*c=(a,0)*(c,0)=(ac,0)
Dwie liczby zespolone Z1=(a,b), Z2=(c,d) są równe ich poprzedniki są równe i ich następniki są równe: Z1=Z2a=c i b=d.
Liczba przeciwna do Z1=(a,b)
(a,b)=(x,y)=(0,0); (a+x,b+y)=(0,0)
a+x=0 => x=-a
b+y=0 y=-b Liczbą przeciwną do (a,b) jest (-a,-b)
Liczba odwrotna do Z=(a,b)≠(0,0)
(a,b)*(x,y)=(1,0) Liczba odwrotna
(ax-by,ay+bx)=(1,0) do Z=(a,b)≠(0,0)
ax-by=1 /*a jest równa
ay+bx=0 /*b 1/Z=( a/a2+b2 , -b/a2+b2)
x=a/a2+b2
y=-b/a2+b2
10.Postać algebraiczna l. zespolonej: Każdą liczbę zespoloną można zapisać w postaci algebraicznej: Z =(a,b)=a+ib
Z =(a,0)+(0,b)=(a,0)+(0,1)*(b,0)= a+ib
11.Liczba zespolona sprzężona: Liczbą zespoloną sprzężoną do (a,b) nazywamy l . zespoloną o części rzeczywistej równej: a i części urojonej -bi oznaczamy Ž. Ž=(a,-b)=a-ib
12.Postać trygonometryczna liczby zespolonej: Każda liczba zespolona Z=(a,b)≠(0,0) ma postać trygonometryczną:
Z=│Z │(cosφ+isinφ), gdzie
cosφ=a/√ a2+b2
sinφ= b/√a2+b2 φ- nazywamy argumentem liczby Z (ArgZ) jeżeli:0≤ φ<2π (-π≤ φ≤π) to φ nazywamy argumentem głównym l. zespolonej argZ=φ,π ArgZ=argZ+2kπ, k
13.Twierdzenie o argumencie liczby zespolonej:
Argument liczby
Jeżeli Z1≠0 i Z2≠0 to: argZ1*Z2= argZ1+ argZ2
Argument ilorazu
Jeżeli Z1≠0 i Z2≠0 to: arg Z1/Z2= argZ1- argZ2
Tw: Jeżeli Z≠0 i k, to : argZk =kargZ
14.wzór de Maivre'a:
Z=cosφ+isinφ Z≠
Zk=(cosφ+isinφ)k k
argZk =kargZ=k*φ
[cosφ+isinφ]k =cosφ+isinφ k
Jeżeli Z≠, to istnieje dokładnie n pierwiastków algebraicznych stopnia n-tego z liczby Z=│Z1│(cosφ+isinφ), czyli rozwiązania równania danych wzorem Wn=Z
Wk=n√│Z │[cos (φ+2kπ/n)+isin(φ+2kπ/n)] k=1,2,3…,n-1
W=│W│(cos φ+isinφ) W0,W1,…,Wn-1 Wk=n√Z
Dwie liczby zespolone w post. tryg. są różne i ich argumenty są równe lub różnią się co najwyżej o całkowitą wielokrotność 2π
15.Macierze i Wyznaczniki:
A: (i,k)→aik R
i=1,…,n- wskaźnik wiersza
k=1,2,…,n- wskaźnik kolumny
A=[aik]mxn
A w której aik=0 nazywamy macierzą zerową 0=[0]=[aik]
Jeżeli m=n to macierz A nazywamy macierzą kwadratową stopnia n.
Dwie macierze nazywamy równymi, jeżeli mają te same wymiary i ich elementy o tych samych wskaźnikach.
A=[aik]mxn , B=[bik]mxn, aik= bik
Działania na macierzach:
U- zbiór macierzy o wymiarach mxn AmxnU, BmxnU, CmxnU
Dodawanie: A+B=[aik]+[bik]=:[ aik+bik]
Mnożenie przez liczbe:α*A=α[aik]=:[α*aik]
16.Macierz jednowierszowa (wektor): Iloczyn skalarny wekt. x≠0, y≠0 nazywamy liczbą x°y=x1y1+x2y2+…+xnyn Jeżeli jeden z wektorów jest równy 0 to iloczyn skalarny jest 0
Bierzemy układ wektorów: x1,x2,…,xk; zRn; α1,α2,…,αkR liczbyR
Def.α1 x1+ α2 x2+…+ αk xk- nazywamy kombinacją liniową wektorów
Def. Układ wektorów x1,x2,…,xk nazywamy liniowi niezależnymi Rn
Jeżeli z tego ze α1 x1+ α2 x2+…+ αk xk=0 wynika ze x1=0 i x2=0 i xk=0
Def. Układ wektorów x1,x2,…,xk nazywamy liniowo zbieżnymi w Rn
Jeżeli istnieje nieznany układ α1,α2,.,αk także ze:α1x1+α2x2+…+αkxk=0
Warunek konieczny i wystarczający: na to aby układ wektorów x1,x2,…,xk był liniowo zależny w Rn jest aby jeden z wektorów był kombinacją liniową wektorów pozostałych
Z W.K. x1,…,xk jest liniowo zależny α1,…,αk niezerowy αk≠0
T. jeden z wektorów (np. xk) jest kombinacją liniową pozostałych wekt. xk=β1x1+…+ βk-1xk-1(teza)
W.W.Z. xk=β1x1+…+ βk-1xk-1
jest xk komb. lin. Pozostałych
T. niezerowy układ α1,.,αk, ze β1x1+…+ βk-1xk-1- xk=0
α1= β1,…, αk-1= βk-1 , αk=-1 - niezerowy układ
17.Iloczyn macierzy W.K.: na to aby wymnożyć macierz A przez macierz B jest aby liczba kolumn macierzy A była równa liczbie wierszy macierzy B.
18.Wyznacznik Macierzy (permutacja):Wyznacznik macierzy stopnia n-tego A=[aik]mxn E={1,2,…,n}
Def. Każde różnowartościowe odwzorowanie zbioru n-elementowego na siebie nazywamy permutacją
(1,2,…,n)- permutacja zerowa jest n! permutacji zbioru n-elem.
Def. Dwa elementy tworzą permutację inwersję jeżeli występują w kolejności różnej od permutacji zerowej.
Def. Permutację nazywamy parzystą (nieparzystą) jeżeli jest zerowa lub liczba inwersji w tej permutacji jest parzysta (nieparzysta).
Def. Wyznacznikiem macierzy kwadratowej st.-n nazywamy liczbę
│A│=:∑(-1)I (α1,α2,.,αn) a1α1* a2α2*…* aiαi*…* anαn
I- liczba inwersji w (α1,α2,.,αn) Suma po wszystkich możliwych permutacjach (α1,α2,.,αn) Składników jest n!
19. Własności wyznacznika:
(1)Jeżeli w wyzn. wiersz (kolumna) składa się z samych 0=> │A│=0.
(2)Jeżeli przestawimy 2 wiersze (kolumny) to wyzn. zmieni znak na przeciwny.
(3)Jeżeli dwa wiersze (kolumny) są identyczne to wyzn. jest równy 0.
(4)Jeżeli jeden wiersz (kolumne) pomnożymy przez liczbę β, to cały wyzn. mnożymy przez β.
(5)Jeżeli 2 wiersze (kolumny) są proporcjonalne=> wyznacznik jest równy 0.
(6)Jeżeli i-ty wiersz (kolumna) jest suma aiαi+ciαi, to wyznacznik jest równy sumie wyzn. o wierszach aiαi i ciαi.
(7)Jeżeli do pewnego wiersza (kolumny) dodamy kombinację liniową pozostałych wierszy (kolumn), to wyzn. nie zmieni swojej wartości.
20. Twierdzenie Laplace'a:
│A│=:∑(-1)I (α1,α2,.,αn) a1α1* a2α2*…* aiαi*…* anαn
Def. Mik- nazywamy minorem macierzy A=[aik]mxn odpowiadającemu elem. aik, jeżeli powstaje z wyznacznika macierzy A przez skreślenie i-tego wiersza i k-tej kolumny.
Def. Aik=(-1)i+kMik nazywamy dopełnieniem algebra. aik
T. Laplace'a : │A│=∑ni=1aikAik=∑nk=1aikAik
21.Twierdzenie Couchyego (macierz odwrotna):
Det(A*B)=detA*detB A,B- st. n-tego
Macierz odwrotna do Amxn, której│A│≠0
Def. Macierz st. N-tego o wyznaczniku ≠0 nazywamy macierzą nieosobliwą
Def. Macierzą odwrotnej A-1 do macierzy nieosobliwej A st. n-tego
A* A-1=I i A-1*A=I
Wzór na macierz odwrotną: A-1=[Aik]T/detA
Własności macierzy odwrotnej: A,B- nieosobliwe
1). (A*B)-1=B-1*A-1
2). ( A-1)-1=A
3). (AT)-1=(A-1)T
4). det(A-1)=1/detA
5). (A*B)T= AT*BT
22.Układ Cramera: Układ równań algebraicznych liniowych
(*) a11x1+a12x2+…+a1nxn=b1
a21x1+a22x2+…+a2nxn=b2
…………………………
am1x1+am2x2+…+amnxn=bm
Układ (*) nazywamy układem n równań algebraicznych liniowych o n niewiadomych x1+x2+…+xn ; b1,b2,…,bm -wyrazy wolne
Układ nazywamy jednorodnym, jeżeli bi=0 (i=1,…,m)w przeciwnym
razie układ nazywamy niejednorodnym.
Układ Cramera: Def. Układem Cramera nazyw. układ (*), w którym m=n i detA≠0
Tw. Cramera: Układ n równan o n niewiadomych i detA≠0 ma dokładnie 1 rozw. dane wzorem:
xk= Wk/det gdzie Wk jest wyznacznikiem macierzy A, w którym k-tą kolumnę zastąpiono kolumną wyrazów wolnych
Def. Rządem macierzy Amxn nazywamy maksymalną liczbę kolumn (wierszy) liniowo niezależnych macierzy A
23.Definicja wyznacznikowa: Mówimy, że rząd macierzy Amxn jest równy n, jeżeli istnieje wyznacznik M stopnia n, zbudowany z wierszy i kolumn macierzy A rózny od 0, a każdy wyznacznik stopnia wyższego zbudowany z M przez dodanie kolumn i wierszy macierzy A jest równy 0
24. Twierdzenie Kronecka-Copellego:
(*) a11x1+a12x2+…+a1rxr+…+ ainxn =b1
…………………………………..
ar1xnx2+…+ar rxr+…+arnxn=br
……………………………………
ain1x1+an2x2+…+ anrxr+…+amnxn=bm
A= [aik]-macierz współczynników układu (*)
B= a11 a12 … a1n1 b1
an1 an2 … amn bm
Tw. Wkn na to aby układ m równań o n niewiadomych miał rozwiązanie x1,x2,…,xn ,jest aby rząd macierzy współczynników był równy rzędowi macierzy uzupełnionych kolumn wyr, wolnych.
rzA: rzB
r=rzA→r kolumn l. niezal. jest w A =>
r=rzA→r kolumn l. niezal. jest w A
=>x1,x2,…,xn: a1x1+a2x2+…+arxr+ ar+1xr+1+…+anxn =b
a1,…,ar - l. rzecz. => ar+1,…, an są kombinacją liniową a1,…,ar
b- też jest kombinacją liniową a1,…,ar
(1) rzA=rzB=r układ ma rozwiązanie:
(a) r=n ;
I).m≥n ; m=n=r=>układ cromera n równań o n niewiadomych i detAmxn≠0, ma dokładnie jedno rozwiązanie (układ oznaczony)
II).m>n=r n równań tworzy układ cramera pozostałe równania są kombinacją liniową równań n=r
(b)r<n≤m=>rozw. Zalerzy od n. r parametrów układ ma nieskończenie wiele rozwiązań (układ nieoznaczony)
(2) rzA≠rzB=> układ nie ma rozwiązania (układ sprzeczny)
25.Iloczyn skalarny: (1) v‾ °ū =:│v‾│*│ū│cos<(v‾, ū)
ū =(u1,u2,u3); v‾=(v1,v2,v3);
(2) v‾ °ū = v1u1+v2u2+v3u3 Jeżeli v‾=0 lub ū=0 => v‾ °ū=0
Iloczyn skalarny wektorów niezerowych jest równy zero jeżeli cos<(v‾, ū)=0 wektory v‾ i ū są ┴
26.Iloczyn wektorowy wektorów ả i b‾:
ả=(ax,ay,az)≠0 ; b‾=( bx,by,bz)
def. iloczynem wektorowym ảxb‾ wekt ả przez b‾ nazywamy wektor ĉ
(1)długość │ảxb‾│=│ả││b‾│sin<(ả,b‾) (2)kierunku ĉ┴ả i ĉ┴b‾
(3)zwrocie ả, b‾,ĉ- jest równoległa z przyjętym układem
Własności iloczynu wektorowego:
(1) ảxb‾=-b‾xả
(2)( ả+ b‾)xĉ= ảxĉ‾+b‾xĉ
(3)(αả) xb‾=α(ảxb‾)=ảx(αb‾)
Uzup. def. Jeżeli ả=0 lub b‾=0 to ảxb‾=0
Iloczyn wektorowy wektorów nie zerowych jest równy wektorowi zerowemu jeżeli wektory ả i b‾ są równoległe ả׀׀b‾ sin<(ả,b‾)=0
27.Interpretacja geometryczna długości iloczynu wektorowego:
ảxb‾=│ả│*│b‾│*sin<(ả,b‾)
P□=│ả│*│b‾│*sinφ
h/│b‾│= sinφ
h=│b‾│*sinφ
Długość iloczynu wekt. Jest równa polu równoległoboku zbudowanego na wektorach ả i b‾.
28. Iloczyn mieszany ả,b‾,ĉ niezerowe wektory:
│ảxb‾│°ĉ=│ảxb‾│°│ĉ│cos<(axb,c)= │ả│*│b‾│*sin<(a,b)°│ĉ│cos<(axb,c)
29. Płaszczyzna π prostopadła do wektora V i P0π
P0(x0,y0,z0), P(x,y,z)
PπV┴ P0P V°P0P=0a(x-x0)+b(y-y0)+c(z-z0)=0
P0P=(x-x0,y-y0,z-z0) ; V┴ P0P
a(x-x0)+b(y-y0)+c(z-z0)=0
Założenie V=(a,b,c)≠0; V┴ π, P0π
30.Wzajemne położenie płaszczyzn:
π: ax+by+cz+d=0, (a,b,c)≠(0,0,0),π┴( a,b,c)
π1: a1x+b1y+c1z+d1=0, (a,b,c)≠(0,0,0),π┴( a1,b1,c1)
(1) π1‖π=>(a,b,c)‖( a1,b1,c1)rz a b c =1
a b c d a1 b1 c1
a)rz a1 b1 c1 d1 =1 => płaszczyzny pokrywają sie π1=π
b) a b c d =2 => π1 i π≠0 (płaszczyzny równoległe
a1 b1 c1 d1 nie przecinają się)
(2) π1‖π rz a b c =2=rz a b c d =>nieskończenie
a1 b1 c1 a1 b1 c1 d1
wiele rozw. układ zależny od 1 parametru
1.Całka oznaczona Reimanna
2.Twierdzewnia o istnieniu całki w xn
3. Twierdzenie Leibniza-Newtona
4. Zastosowanie geometryczne całki oznaczonej
5.Tw. Jeżeli funkcje φiψ są klasy C1
6. D ograniczony krzywą daną równaniem biegunowym
7.Długość łuku krzywej gładkiej
8.Całka niewłaściwa, punkty osobliwe, zbierzność
9.Liczy zespolone
10.Postać algebraiczna l. zespolonej
11.Liczba zespolona sprzężona
12.Postać trygonometryczna liczby zespolonej
13.Twierdzenie o argumencie liczby zespolonej
14.wzór de Maivre'a
15.Macierze i Wyznaczniki
16.Macierz jednowierszowa (wektor)
17.Iloczyn macierzy W.K.
18.Wyznacznik Macierzy (permutacja)
19. Własności wyznacznika
20. Twierdzenie Laplace'a
21.Twierdzenie Couchyego (macierz odwrotna)
22.Układ Cramera
23.Definicja wyznacznikowa
24. Twierdzenie Kronecka-Copellego
25.Iloczyn skalarny
26.Iloczyn wektorowy wektorów ả i b‾
27.Interpretacja geometryczna długości iloczynu wekt.
28. Iloczyn mieszany ả,b‾,ĉ niezerowe wektory
29. Płaszczyzna π prostopadła do wektora V i P0π
30.Wzajemne położenie płaszczyzn