Zakres materiału obowiązujący na kolokwium (zaktualizowany 15.04.2012): 1. Całka nieoznaczona - całkowanie przez podstawianie, przez części, z zastosowaniem wzorów na funkcje trygonometryczne (np. cosinus podwojonego kąta), całkowanie wielomianów oraz funkcji wymiernych przez rozkład na ułamki proste. 2. Całka oznaczona Riemanna - wyznaczanie całek oznaczonych na przedziałach domkniętych (za pomocą wzoru Newtona - Leibniza przez odp. całkę nieoznaczoną), obliczanie w prostych przypadkach pól figur między krzywymi (danymi przez wykresy funkcji). 3. Macierze - wyznaczniki macierzy kwadratowych drugiego i trzeciego stopnia, działania na macierzach (ich mnożenie, dodawanie, oraz mnożenie macierzy przez liczbę), sprawdzanie odracalności macierzy (przez spr. czy wyznacznik jest różny od zera) oraz wyznaczanie macierzy odwrotnej (metodą dopełnień algebraicznych). 4. Rozwiązywanie układów równań liniowych - metodą elimnacji Gaussa lub metodą wyznacznikową Cramera w przypadku układów oznaczonych o kwadratowej macierzy współczynników (oczywiście można też stosować metodę Cramera w połączeniu z teorią rzędu macierzy do dolownego typu układów, która z pewnością była prezentowana na wykładzie), określanie rodzaju danego układu pod względem ilości rozwiązań (oznaczony - dokładnie jedno rozwiązanie, nieoznaczony - nieskończenie wiele rozwiązań, sprzeczny - brak rozwiązań). Uwaga: w przypadku układów nieoznaczonych należy zawsze wyznaczyć postać ogólną rozwiązań, tak jak robiliśmy to na ćwiczeniach. 5. Liczby zespolone - dodawanie, mnożenie liczb zespolonych, wyznaczanie liczby odwrotnej do danej liczby zespolonej (i tym samym dzielenie liczb zespolonych), wyznaczanie postaci trygonometrycznej liczby zespolonej oraz obliczanie za jej pomocą potęg (wzór Moivre a) i pierwiastków tej liczby, rozwiązywanie równań kwadratowych nad ciałem liczb zespolonych oraz rozkład wielomianów na czynniki liniowe nad ciałem liczb zespolonych. 6. Wyznaczanie dziedziny funkcji wielu zmiennych wraz z umiejętnością stwierdzenia czy jest ona otwarta. 7. Wyznaczanie pochodnych cząstkowych pierwszego i drugiego rzędu funkcji wielu zmiennych, umiejętność stwierdzenia na podstwie ciągłości pochodnych czątkowych z czy dana funkcja jest klasy C1 lub C2. 8. Wyznaczenie ekstremów lokalnych funkcji dwóch i trzech zmiennych klasy C2. Poniżej podaje całki nieoznaczone które będą obowiązywać na kolokwium. Oczywiście wartości liczbowe pojawiające się w funkcjach na sprawdzianie mogą być inne. Niektóre z podanych niżej całek zostało wyznaczonych na ćwiczeniach lub znajduję się w książce W.Krysickiego i L. Włodarskiego Analiza matematyczna w zadaniach tom I na stronach 295 - 304 jako zadania lub rozwiązane przykłady. Całki wymagające użycia mniej standardowych metod zostały przeze mnie opatrzone wskazówkami. UWAGA: Należy bezwzględnie pamiętać całki funkcji elementarnych (podstawowych), można je znalezć w książce Krysickiego na stronie 295, (15.2.2 - 15.2.10).
2 xex dx, x3ex dx, x4e2x dx, xex dx,
x sin x dx, x cos x dx, x2 sin(5x) dx, x2 cos x dx,
(1) sin x cos x dx , sin5 x cos x dx, x sin(2x2 + 1) dx, 61-x dx,
2 ex sin x dx, e-2x sin(3x) dx, ex cos x dx, ex cos x dx, 3
(2) " ln x dx, x5 ln x dx, x ln x dx, x3 ln x dx, (ln x)2 dx , 1
(3) (4) arctan x dx, arcsin x dx , tg x dx , ctg x dx, ln x dx,
(5) (6)
dx dx " , 1 - x2 dx, sin2 x dx, cos2 x dx, 1 - cos x 1 + x2
2x + 4 ln x x2 e1/x " dx, dx, " , dx. x x2 1 - x2 1 - x6 dx (1) Skorzystać ze wzoru na sin(2x). (2) Wyznaczyć najpierw całkę z ln x (przez części) a następnie całkować przez części. (3) Najpierw całkować przez części, a następnie wykorzystać metode podstawiania (por. przykład z funkcją arctan x z ćwiczeń). (4) Zapisać tg za pomocą sin i cos a następnie skorzystać z twierdzenia o podstawianiu. " (5) Zastosować "podstawienie: t = x+ 1 + x2 (tzw. I podstawienie Eulera), podnosząc do kwadratu 2 równość t - x = 1 + wyznaczyć x w zależności od t a następnie dx w zależności od t dt. Teraz "x pozostaje wyznaczyć 1 + x2 = t - x w zależności od t. Wykorzystując otrzymane wyrażenia, zapisać wyrażenie pod całką w zależności od t, obliczyć całkę względem t i wrócić do podstawienia. (6) Zauważyć, że 1 - cos x = cos 0 - cos x, skorzystać ze znanego wzoru na cos a - cos b = ..., a następnie zastanowić się czego pochodną jest otrzymane wyrażenie pod całką (jeżeli wiadomo, że -1 (ctg) (x) = ). cos2 x
xą+1 Ponadto, obowiązują całki z wielomianów, gdzie korzysta się ze wzoru: xą dx = + C, na ą+1 przykład (pierwiastki zamieniamy na odpowiednie potęgi): " "
3 4 x x + x (x2 - x + 1)2 dx. x(x - 1)(x - 2) dx, dx itp. x2 Obowiązują także całki funkcji wymiernych postaci:
A 5 dx, na przykład: dx, (x - a)n (x - 3)4 oraz:
Ax + B x + 1 2x + 1 dx, na przykład dx, dx. x2 + bx + c x2 + x + 1 x2 - 1
dx ProszÄ™ pamiÄ™tać, że obliczajÄ…c caÅ‚kÄ™ postaci w przypadku gdy wyróżnik mianownika jest x2+bx+c dodatni rozkÅ‚adamy go na czynniki liniowe, a nastÄ™pnie caÅ‚y uÅ‚amek pod caÅ‚kÄ… na uÅ‚amki proste (por. Krysicki, od str. 305), zaÅ› w przypadku gdy wyróżnik jest ujemny sprowadzamy mianownik do postaci Ä…(1 + ²2). D. Czapla 2