Matematyka

Matematyka – Lista 1
1
Matematyka
Lista 1
1. Obliczyć lub uprościć zapis (zapisać jako potęgę):
− 21
√ √
3
1
5
3
4
3
√
,
, 8 3 , 100− 2 , 4− 4 ,
2 · 4,
3
9
3
1
√
,
3
5
q
√
3
9
3.
2. Rozwiązać równania i nierówności:
(a) 42x+1 = 85x−2 , (b) 7·3x+1 −5x+2 = 3x+4 −5x+3 , (c) 2x ·42x ·83x = 128,
x−1
1
x 2x
x x
x2 +4
x
−x
= 92x ,
(d) (3 ) ·(81 ) = 9
, (e) 5 −25·5 = 24, (f)
3
(g) 2x+2 −2x+1 ≤ 2x−2 −2x−1 ,
3. Obliczyć lub uprościć:
√
log 1 36, log2 8, log5 9log3 5 ,
6
log6 2 + log6 18,
log3 2 − log9 2,
(h) 4x +8 < 6·2x ,
log√5 125,
(i) 32x−1 −3x−1 ≥ 2.
log 4
3
ln 2 + log2 e,
27
,
64
log 1 eln 2
3
2
,
log 1 3 + log4 3 + log8 3.
2
4. Jaki dochód przyniesie po 4 latach lokata w wysokości 1000 zł oprocentowana w wysokości 6% rocznie, jeżeli odsetki dopisywane są raz w
roku? O ile zmieni się dochód, jeżeli kapitalizacja jest miesięczna?
5. Nominalne oprocentowanie lokaty wynosi 6% w stosunku rocznym. Jakie jest oprocentowanie efektywne, jeżeli odsetki dopisywane są co miesiąc?
6. Wpłacasz do banku 100 zł w formie lokaty długoterminowej ze stałym
oprocentowaniem 6% w stosunku rocznym. Po jakim czasie wartość
lokaty przekroczy 1000 zł, gdy odsetki dopisywane są:
(a) raz w roku, (b) co miesiąc.
7. Oprocentowanie lokaty wynosi r · 100% w stosunku rocznym. Wyznaczyć efektywne oprocentowanie lokaty rocznej przy kapitalizacji:
(a) miesięcznej, (b) dziennej, (c) n razy w roku w równych odstępach
czasu.
8. Rozwiązać równania:
(b) ln2 x+3 ln x = 4,
(a) log3 (x+1) = 2,
(d) log5 x + log5 (x + 5) = 2 + log5 2,
(c) log2 x+log8 x = 12,
(e) logx 2 − log4 x +
7
= 0.
6
9. Rozwiązać nierówności:
1
(a) log3 x < − ,
3
(b) log 1 x ≤ 2,
2
(d) log 1 x + 2 log 1 (x − 1) ≤ log 1 6,
3
9
3
(c) log2 x ≥ log2 x2 ,
(e) log2 log3
x−1
> 0.
x+1
Matematyka – Lista 1
2
10. Rozwiązać układy:
y
2 log3 x − log3 y = 2
xy = 36
x =9
(a)
, (b)
, (c)
.
1
10y−x = 100
xlog3 y = 16
y = log3 x + 1
11. Naszkicować wykresy funkcji:
(a) y = |3x − 3|,
(b) y = 2−x ,
(c) y = log2 (2x),
(d) y = ln |x|.
Wskazówki i odpowiedzi do √
zadań
√
2. a) 5/8, b) −1, c) 1/2, d) − 2, 2, e) 2, f) 1/5, g) ∅, h) (1, 2), i)
[1, ∞). 4. 1000 · (1.06)4 , 1000 · (1.005)48 . 5. [(1.005)12 − 1] · 100%. 6. a) l:
100 · (1.06)l > 1000, b) m: 100 · (1.005)m > 1000,. 7. a) (1 + r/12)12 − 1,
b) (1 √
+ r/365)365 − 1, c) √
(1 + r/n)n − 1. 8. a) 8, b) e−4 , e, c) 29 , d) 5, e)
3
8, 1/ 4. 9. a) x ∈ (0, 1/ 3 3), b) x ≥ 1/4, c) x ∈ (0, 1), d) x ≥ 3, e) x < −1.
10. a) x = 3, y = 1 lub x = 6, y = 4, b) x = 9, y = 4 lub x = 4, y = 9, c)
x = 3, y = 2 lub x = 1/9, y = −1.
Matematyka – Lista 2
3
Matematyka
Lista 2
1. Wykonać podane działania (wynik zapisać w postaci algebraicznej).
√ √
a) (1 − 3i) + (4 − 5i),
b) 1 + 2i −
3 − 6i ,
√
√ √
√ 2 + 3i
c)
,
7 − 3i
7 + 3i , d)
1+i
2
z z − w Re z + i Im w
e) z w̄,
,
,
dla z = 5 − 2i, w = 3 + 4i.
w z̄ + w̄
z+w
2. Znaleźć liczby rzeczywiste x, y spełniające podane równania:
a) x (2 + 3i) + y (5 − 2i) = −8 + 7i, b) (2 + yi) (x − 3i) = 7 − i,
x + yi
9 − 2i
1 + yi
= 3i − 1 ,
d)
=
.
c)
x − 2i
x − yi
9 + 2i
3. W zbiorze liczb zespolonych rozwiązać podane równania:
a) z 2 = 4z̄,
b) z 2 − 4z + 13 = 0,
c) (z + 2)2 = (z̄ + 2)2 ,
1+i
2 − 3i
e)
=
,
z
z̄
d) (1 + i) z + 3 (z − i) = 0,
f) z 3 = −1.
4. Na płaszczyźnie zespolonej narysować zbiory liczb z spełniających podane warunki:
4
b) Re (iz + 2) ≥ 0, c) (z − i) = z − 1,
a) = z̄,
z
1 + iz
d) Im z 2 < 0, e) Im
= 1,
f) z z̄ + (5 + i) z + (5 − i) z̄ + 1 = 0.
1 − iz
5. Obliczyć moduły podanych liczb zespolonych:
√
√
√
1 + 3i
.
a) − 3i,
b) 6 − 8i,
c) 4 2 + 4 3i,
d)
3 − 4i
6. Korzystając z interpretacji geometrycznej modułu różnicy liczb zespolonych narysować zbiory liczb zespolonych z spełniających podane warunki:
a) |z − 3 + 4i| = 1,
c) |z̄ − 1 + 3i| ≤ 5,
z+i ≥ 1,
e) 2
z + 1
b) 2 ≤ |iz − 5| < 3,
z − 2i = 1,
d) z+1
f) |z + 1 − 2i| ≥ 3 oraz |z − 3| < 4.
7. Obliczyć iloczyny podanych par wielomianów:
a) P (x) = x4 − 3x3 + x − 1, Q (x) = x2 − x + 4, x ∈ R,
b) W (z) = z 3 + 5z 2 − iz + 3, V (z) = (1 + i) z − 2, z ∈ C.
8. Obliczyć ilorazy oraz reszty z dzieleń wielomianów P przez wielomiany
Q, jeżeli:
a) P (x) = 2x4 − 3x3 + 4x2 − 5x + 6, Q (x) = x2 − 3x + 1,
Matematyka – Lista 2
4
b) P (x) = x16 − 16, Q (x) = x4 + 2,
c) P (z) = z 5 − z 3 + 1, Q (z) = (z − i)3 .
9. Znaleźć wszystkie pierwiastki całkowite podanych wielomianów:
a) x3 + x2 − 4x − 4,
b) 3x3 − 7x2 + 4x − 4,
c) x5 − 2x4 − 4x3 + 4x2 − 5x + 6,
d) x4 + 3x3 − x2 + 17x + 99.
10. Znaleźć pierwiastki podanych równań kwadratowych i dwukwadratowych:
a) z 2 − 4z + 13 = 0,
b) z 2 − (3 − 2i) z + (5 − 5i) = 0,
c) z 4 + 8z 2 + 15 = 0,
d) z 4 − 3iz 2 + 4 = 0.
11. Znając niektóre pierwiastki podanych wielomianów rzeczywistych, znaleźć ich pozostałe pierwiastki.
√
√
√
a) W (x) = x3 − 3 2x2 + 7x − 3 2, x1 = 2 + i,
b) W (x) = x4 − 2x3 + 7x2 + 6x − 30, x1 = 1 − 3i,
√
c) W (x) = x6 − 2x5 + 5x4 − 6x3 + 8x2 − 4x + 4, x1 = i, x2 = − 2i,
d) W (x) = x6 − 6x5 + 18x4 − 28x3 + 31x2 − 22x + 14,
√
x1 = 1 − i, x2 = 2 − 3i.
12. Podane wielomiany rzeczywiste przedstawić w postaci iloczynu nierozkładalnych czynników rzeczywistych:
a) x6 + 8, b) x4 + x2 + 1, c) x4 − x2 + 1, d) 4x5 − 4x4 − 13x3 +
13x2 + 9x − 9.
13. Podane funkcje wymierne rozłożyć na sumy wielomianów oraz funkcji
wymiernych właściwych:
x5 + 3
x4 + 2x3 + 3x2 + 4x + 5
x5 − 3x2 + x
,
b)
,
c)
,
a) 3
x + 4x2 + 1
x5 + 4
x3 + 2x2 + 3x + 4
14. Zaproponować rozkłady podanych rzeczywistych funkcji wymiernych
właściwych na rzeczywiste ułamki proste (nie obliczać nieznanych współczynników):
x2 + 2x − 7
x3 − 8x − 4
,
b)
,
x3 (x − 1) (x + 5)2
(x2 + 4) (x2 + x + 3)3
x4 + x3
c)
.
(x + 3)2 (x2 − 4x + 5)2
a)
15. Podane rzeczywiste funkcje wymierne właściwe rozłożyć na rzeczywiste
ułamki proste:
12
x2
4x
, b) 4
, c)
,
(x − 1) (x − 2) (x − 3)
x −1
(x + 1) (x2 + 1)2
x2 + 2x
1
x2 + 1
d)
,
e) 3
, f)
.
x +x
(x2 + 2x + 2)2
x3 (x + 1)2
a)
Matematyka – Lista 3
5
Matematyka
Lista 3
Zapoznać się z przykładami i zadaniami ze skryptu
T. Jurlewicz i Z. Skoczylas, Algebra liniowa 1 – Przykłady i zadania
1. Dla następujących macierzy:
A=
2 0 −1
0 1
1
B=
1 2 1
−1 0 1

,

0
1
2 
C= 2
1 −1
wykonać te z działania A + B, A − C, 2A − 3B, A − B + C, AC, CA,
AT , C T , A − C T , C T B T , (AT + C)T , (C − B T )A, ABC, ACB, CAT B,
które są poprawne.
2. Obliczyć wyznaczniki:
−3
2
(a) 8 −5
,
1 1 1
(b) 1 2 3
1 3 6
3. Stosując rozwinięcie Laplace’a obliczyć
3 2 0
3 −2
0 5 0 3 2
−2
1
−2
2
, (b) 0 0 3
(a) 5 0 0 −2
0 0 0
5
0
3 4
2 0 0
,
2 1 0 (c) −1 0 0 .
−2 1 2 wyznaczniki:
2
0 0 7 −1 3 2 0
0 0 0
1 0 1 2 0 , (c) −2
0
7 0 2 .
3 2 4 5 3 −3 −2
1
0 3 0
0 0 1 4. Stosując operacje elementarne na wierszach i kolumnach obliczyć:
4
1
2
1
1
0
1
−1
1 −1 0 1 −1 0 2 2
1 −1
2 3 5 , (b) (a) 2
, (c) ,
3
0 1 3 −1
2
1
3 −4
0 6
2
3 −1
2 0 3 4
0 1
2
2 −1
0
3 7 −1 3 2 2
0
4
5
1 −6 2
1 3 1 3
0 −2 , (e) −2
4
7 2 2 .
(d) −1 −2
−2 −2
1 −1
1 4 5 3 −3 −2
2
1
4 −2
0
3 2
0 1 1 5. Znaleźć macierze odwrotne do podanych:


2 7 3
2 3
(a)
, (b)  3 9 4  ,
1 2
1 5 3

2 1 0
(c)  −1 0 0  .
−2 1 2
Sprawdzić poprawność obliczeń(czy AA−1 = I).

Matematyka – Lista 3
6
6. Rozwiązać równania macierzowe:
−1
1
−2 −1
3 1
1 3
3 3
(a) X·
=
, (b)
·X·
=
,
3 −4
3
4
2 1
1 2
2 2
−1 0
3
1 2
1 3
5 6
(c)
+ 4X
=
, (d) 3X+
=
·X.
5 −2
3 4
−2 1
7 8
7. Dla jakich wartości parametru p są układami Cramera:

 px + 3y + pz = 0
(p + 1)x −
py = 1
+ 2z = 3 .
(a)
, (b) −px
2x + (p − 1)y = 3p

x + 2y + pz = p
8. Korzystając ze

 x +
2x +
(a)

3x +
wzorów Cramera rozwiązać układ

2y + 3z = 1
 x + 2y + 3z = 14
3y + z = 3 , (b)
4x + 3y − z = 7 .

y + 2z = 2
x − y + z = 2
9. Stosując wzór Cramera obliczyć niewiadomą y z układu:
(a) 3x + 7y + 2z + 4t = 2y + z = 5x + 3y + 2z = x + 4y + z − 1 = 0,
(b) x+2y −4 = 3y +4z −6 = 5z +6s = 7s+8t = x+y +z +s+t−2 = 0.
10. Rozwiązać układy metodą macierzy odwrotnej:
(a) 2x − y

 x
2x
(c)

3x
= 3, 3x + y = 2 , (b) x + 2y = 0, 2x − y = 5,

+ y + z = 5
4
 x + y + z =
+ 2y + z = 3 , (d)
2x − 3y + 5z = −5 .

+ 2y + z = 1
−x + 2y − z =
2
11. Rozwiązać układy równań liniowych metodą eliminacji Gaussa.

 3x + 4y + z + 2t = 3
6x + 8y + 2z + 5t = 7 ,
(a)

9x + 12y + 3z + 10t = 13

 3x − 5y + 2z + 4t = 2
7x − 4y + z + 3t = 5 ,
(b)

5x + 7y − 4z − 6t = 3

 3x − 2y + 5z + 4t = 2
6x − 4y + 4z + 3t = 3 ,
(c)

9x − 6y + 3z + 2t = 4

3x + 2y + 2z + 2t = 2




 2x + 3y + 2z + 5t = 3
9x + y + 4z − 5t = 1 ,
(d)


2x + 2y + 3z + 4t = 5



7x + y + 6z − t = 7

2x − y + z + 2t + 3u = 2



6x − 3y + 2z + 4t + 5u = 3
(e)
,
6x − 3y + 4z + 8t + 13u = 9



4x − 2y + z + t + 2u = 1
Matematyka – Lista 3
7
12. Wyznaczyć wierzchołek D równoległoboku ABCD o trzech kolejnych
wierzchołkach A = (2, −1, 3), B = (2, 2, −3), C = (0, 3, −1). Obliczyć
długości boków. Wyznaczyć przekątne tego równoległoboku (wektory) i
ich długości. Wyrazić środkowe trójkąta ABC przez boki tego trójkąta.
13. Znaleźć wersor ~u, który tworzy jednakowe kąty z wektorami ~a = (0, 3, −4),
~b = (8, 6, 0) i jest położony w płaszczyźnie wyznaczonej przez te wektory.
14. Korzystając z iloczynu skalarnego obliczyć kąty:
(a) między wektorami ~a = (−3, 0, 4), ~b = (3, −1, 0);
(b) między przekątnymi równoległoboku ABCD z zad. 12;
(c) w trójkącie ABD z zad. 12.
15. Wyznaczyć rzut prostopadły wektora ~a = (3, 4, −1) na prostą tworzącą
jednakowe kąty z dodatnimi osiami układu współrzędnych.
16. Obliczyć iloczyny wektorowe wektorów:
(a) ~a = (−3, 2, 0), ~b = (1, 5, −2), (b) ~u = 2~i − 3~k, ~v = ~i + ~j − 4~k.
Sprawdzić, czy odpowiednie wektory są prostopadłe.
17. Obliczyć pole powierzchni:
(a) równoległoboku z zad. 12;
(b) trójkąta ABC : A = (1, −1, 3), B = (0, 2, −3), C = (2, 2, 1).
18. Sprawdzić, czy współpłaszczyznowe są:
(a) wektory ~a = (−1, 3, −5), ~b = (1, −1, 1), ~c = (4, −2, 0);
(b) punkty P = (0, 0, 0), Q = (−1, 2, 3), R = (2, 3, −4) S = (2, −1, 5).
19. Wyznaczyć równanie ogólne płaszczyzny, która przechodzi przez:
(a) punkt P = (1, −2, 0) i jest prostopadła do ~n = (0, −3, 2);
(b) punkty P1 = (0, 0, 0), P2 = (1, 2, 3), P3 = (−1, −3, 5);
(c) P1 = (1, −3, 4) P2 = (2, 0, −1) i jest prostopadła do π : xOz;
(d) P = (1, −1, 3) i jest równoległa do ~a = (1, 1, 0) i ~b = (0, 1, 1).
20. Napisać równanie parametryczne i kierunkowe prostej, która:
(a) przechodzi przez punkt P = (−3, 5, 2) i jest równoległa do wektora
~v = (2, −1, 3);
(b) przechodzi przez punkty P = (1, 0, 6) i Q = (−2, 2, 4);
(c) jest wspólną krawędzią dwóch płaszczyzn: π1 : 2x + y − z + 3 = 0
i π2 : x − 2y + z − 5 = 0.
21. Wyznaczyć kąt między:
x−3
y−1
z+2
(a) prostą l :
=
=
i płaszczyzną π : x − z = 0;
2
0
−3
(b) plaszczyznami π1 : x − 2y + 3z − 5 = 0, π2 : 2x + y − z + 3 = 0.
22. Wyznaczyć punkt symetryczny do punktu P = (2, 3, −1) względem:
(a) punktu S = (1, −1, 2);
(b) płaszczyzny π : 2x − y + z − 6 = 0.
Matematyka – Lista 3
8
Matematyka – wskazówki i odpowiedzi
2. a) −1; b) 1; c) 2. 3. a) −289;
√ 4. a) 50; b) −13; c) 44;
√ b) 275; c) 123.
d) 12 e) −178. 7. a) p 6= −1 − 2, p 6= −1 + 2; c) p ∈ R. 9. a) 5/11; b)
2. 11. a) z = 1 − 3x − 4y, t = 1; b) sprzeczny; c) z = 6 − 15x + 10y, t =
−7 + 18x − 12y; d) x = (−6 + 8t)/7, y = (1 − 13t)/7, z =√(15 − 6t)/7; e)
z = −1 − 8x + 4y, t = 0, u = 1 + 2x − y. 13. ~u = ±(1/ 17)(−2, −3, 2).
15. ~u = (~a ◦ ~b/|~b|2 )~b = (2, 2, 2), gdzie ~b = (1, 1, 1). 18. użyć iloczynu
wektorowego. 19. a) 3y − 2z + 6 = 0; b) 19x − 8y − z = 0; c) 5x + z − 9 = 0;
d) x − y + z − 5 = 0. 20. a) (x + 3)/2 = (y − 5)/(−1) √
= (z − 2)/3; b)
(x −
1)/(−1)
=
y/2
=
(z
−
6)/(−2).
21.
a)
cos
α
=
1/
26; b) cos α =
√
3/2 21. 22. a) (0, −5, 5); b) (6, 1, 1).
Matematyka – lista 4
9
Matematyka
Lista 4
1. Zbadać monotoniczność ciągu:
(a) an = −2n + 7,
(b) bn = (−1)n n,
(c) cn = 1 − 2/n.
2. Podać wyraz a3 , an+1 , a2n gdy:
n2
(a) an =
,
n+1
(b) an = (−1)
n+1
n
2
,
3
(c) an =
1
1
1
+
+· · ·+ .
n n+1
2n
3. Wyznaczyć wyraz ogólny ciągu arytmetycznego oraz sumę S20 dwudziestu początkowych wyrazów gdy:
(a) a3 = 3, a12 = 21,
(b) a1 + a2 + a3 = 18, a21 + a22 + a23 = 116.
4. Obliczyć sumę wszystkich liczb trzycyfrowych podzielnych przez 3.
5. Długości boków trójkąta prostokątnego tworzą ciąg arytmetyczny. Długość najkrótszego boku jest równa p. Obliczyć pole tego trójkąta, pole
koła opisanego na tym trójkącie oraz pole koła wpisanego w ten trójkąt.
6. Wyznaczyć wyraz ogólny ciągu geometrycznego oraz sumę S20 dwudziestu początkowych wyrazów gdy:
(a) a3 = 54, a6 = 2,
(b) iloraz q = 12 oraz S7 = 127
16 .
7. Zamienić na ułamek zwykły (a) 1.888 . . . , (b) 0.313131 . . ..
8. Rozwiązać równanie x2 − x3 + x4 − · · · = 12 .
9. W okrąg o promieniu r wpisujemy kwadrat. W ten kwadrat wpisujemy
okrąg. Powtarzamy tę operację uzyskując nieskończony ciąg okręgów i
kwadratów. Obliczyć sumę pól tych kwadratów.
10. Obliczyć granice ciągów:
n6 − n2
n4 − n + 2
2n2 − n + 1
(a) an =
,
(b)
b
=
,
(c)
c
=
,
n
n
3n − n2 + 2
n7 + 3
2n3 + 3
√
√
√
3
3
(e) en = n( n2 + 2 − n),
(d) dn = n2 + 1 − n2 − 1,
n
n
3n + 2n
2
1
(f) fn = n
,
(g) gn = 1 +
,
(h) hn = 1 −
,
3 − 2n
n
n
1 + 2 + ··· + n
,
1 + 2 + · · · + 2n
√
(k) kn = n 3n + 2n ,
(i) in =
1
2
n
+ 2
+· · ·+ 2
,
+1 n +1
n +1
1
1
1
(l) ln = 2
+ 2
+···+ 2
.
n +1 n +2
n +n
(j) jn =
n2
11. Oprocentowanie lokaty wynosi r · 100% w stosunku rocznym. Wyznaczyć efektywne oprocentowanie lokaty rocznej przy kapitalizacji ciągłej
(graniczny przypadek kapitalizacji n razy w roku w równych odstępach
czasu, gdy n → ∞ ). Jakie jest efektywne oprocentowanie po czasie t
lat (t ≥ 0) przy kapitalizacji ciągłej?
Matematyka – lista 4
10
12. Obliczyć granice przy x → +∞ oraz przy x → −∞ dla funkcji f (x):
(a) x7 −x4 +x,
(e)
(b)
√
x2 + 2−x,
x3 − 2
,
(x2 + 1)(x + 3)
(f)
(c)
√
3
√
x + 3− 3 x − 1,
x2
− x + 2,
x+1
(g)
(d)
|x|
,
x+1
x3
x2
−
.
3x2 − 4 3x + 2
13. Obliczyć (gdy istnieją) granice:
x2 − 9
,
(a) lim
x→−3 x + 3
√
x3 − 1
(b) lim 2
,
x→1 x − 1
x−1
(c) lim
,
x→1 x − 1
√
x+1
(d) lim
.
x→0
x
14. Na stożku o promieniu podstawy r i wysokości x opisano kulę. Niech
R(x) oznacza jej promień. Obliczyć granicę limx→0+ R(x), limx→∞ R(x).
Czy można podać te granice nie wyznaczając funkcji R(x)?
15. Wyznaczyć wszystkie asymptoty funkcji:
2x3 + 2
,
(a) y = 3
x + x2
|x2 − 1|
(b) y = 2
,
x −2
x3 + 8
(c) y = 2
,
x −4
r
(d) y =
1
1− .
x
16. Dobrać parametry a, b ∈ R tak, aby podana funkcja f (x) była ciągła:
bx + 3
: x < 1,
x
: |x| ≤ 1,
(a) f (x) =
(b) f (x) =
2
2
2x + x + a : x ≥ 1,
x + ax + b : |x| > 1.
17. Wykazać, że każde z poniższych równań ma pierwiastek:
√
(a) x3 + x = 3,
(b) x3 + x = 3 (dokładnie jeden),
√
(c) x + 3 = x2 + x − 2,
(d) x3 + 3x2 = 3 (dokładnie trzy).
18. Uzasadnić, że równanie x4 + x = 5 ma dokładnie jeden pierwiastek
dodatni. Obliczyć na kalkulatorze ten pierwiastek z dokładnością 0.05.
19. Znaleźć przyrost ∆y funkcji y = x2 /2 przy x = 2 zakładając przyrost
∆x zmiennej niezależnej x równy (a) 0.5, (b) −0.2. Wykonać odpowiedni rysunek.
20. Wyznaczyć przyrost ∆y i iloraz różnicowy ∆y/∆x odpowiadające przyrostowi ∆x argumentu x dla funkcji: (a) y = ax+b, (b) y = 1/(2x+1).
Wyznaczyć pochodną funkcji y = y(x) jako granicę ilorazu różnicowego.
21. Obliczyć pochodne funkcji:
(a) y = ax3 +
(d) y =
b
+ c,
x
√
5
x2 ,
(h) (x − 2) ln x,
2
(b) y = 9x7 + 3x−5 − 3x−11 ,
(e) y =
x+1
,
x−1
3 x
(i) y = x e ,
5
(l) v = (4z −5z +13) ,
(f) y =
(j)
√
3
√
x2 − 4,
x
x(ln x − e ),
6
4
2
(m) s = 2 7t − + 6 ,
t
3
,
3x − 2
√
3
x
√ ,
(g) y =
1− 3x
(c) y =
x2 − ln x
(k) x
,
e +x
(n) y = 5e2x ,
Matematyka – lista 4
11
5
(o) y = 5x + 2x , (p) y = 3x x3 , (r) y = ln ln x, (s) y = ln
,
x−2
r
√
1+t
, (u) y = arctg(3x), (w) y = arctg(x− x2 + 1).
(t) s = ln
1−t
22. (a) W jakim punkcie styczna do linii y = (x − 8)/(x + 1) tworzy z osią
Ox kąt równy połowie kąta prostego?
(b) Znaleźć na linii y = ex punkt, w którym styczna jest równoległa do
prostej x − y + 7 = 0.
(c) Jaki związek powinien zachodzić pomiędzy współczynnikami równania paraboli y = x2 + px + q, aby ta parabola była styczna do osi
odciętych?
(d) W jakim punkcie krzywej logarytmicznej y = ln x styczna jest równoległa do prostej y = 2x ?
23. Korzystając z różniczki obliczyć przybliżoną wartość:
(a)
√
3
63,
1
,
(c) √
3.98
(b) e−0.07 ,
(d) ln 0.9993.
24. Wykazać prawdziwość nierówności:
(a) x > ln(1+x), x > 0,
(b) ex ≥ x+1,
(c) 2x arctg x ≥ ln(1+x2 ).
25. Wyznaczyć przedziały monotoniczności funkcji:
√
(a) y = x(3 − 2 x), (b) y = x/(1 + x2 ), (c) y = 2x3 − 12x + 5.
26. Wyznaczyć przedziały wypukłości, wklęsłości oraz punkty przegięcia
funkcji:
(a) y = x3 −3x2 , (b) y = x/(1+x2 ), (c) y = arctg x, (d) y = x+1/x.
27. Znaleźć ekstrema lokalne funkcji:
(a) y = x3 + 12x2 + 36x − 50,
√
(b) y = x 1 − x,
(c) y = x2 +
1
.
x2
28. Znaleźć największą i najmniejszą wartość funkcji w przedziale:
(a) y = x4 −2x2 +5 w [−2, 2],
(b) y = 1−24x+15x2 −2x3 w [1, 3].
29. Zbadać przebieg zmienności funkcji:
(a) y = x3 + 3x2 − 9x − 2,
(b) y =
x2 − 3
,
x−2
ln x
(c) y = √ .
x
30. Liczbę 20 rozłożyć na sumę takich dwóch składników dodatnich, których suma kwadratów jest najmniejsza.
31. W kulę o promieniu R wpisano walec. Obliczyć przy jakiej wartosci
promienia r podstawy walca pole jego powierzchni bocznej S będzie
największe.
Matematyka – lista 4
12
32. Napisać wielomian Maclaurina z resztą Rn dla podanych funkcji:
(a) erx ,
(b)
1
,
1+x
2
(c) e−x ,
(d) ln(1 + x),
(e)
√
x + 1.
Wskazówki i odpowiedzi
1. a) &, b) nie monoton., c)%. 3. a) a1 = −1, r = 2, b) r = 2, a1 = 4 lub
r = −2, a1 = 8. 4. S300 = ((102 + 999)/2)300 = 165150. 5. 2p2 /3, 5p/6,
p/3. 6. a) a1 = 486, q = 1/3, b) a1 = 4. 7. a) 17/9, b) 31/99. 8. x = −1/2.
9. 4r2 10. a) −2, b) 0, c) +∞, d) 0, e) 1, f) 1, g) e2 , h) 1/e, i) 1/4, j) 1/2,
k) 3, l) 0. 11. er − 1; ert − 1. 12. a) +∞, −∞, b) 0, +∞, c) 0, 0, d) 1, −1,
e) 1, 1 f) 1, 1, g) 2/9, 2/9. 13. a) −6, b) 3/2, c) 1/2, d) nie√istnieje. √
14.
∞, ∞. 15. a) y = 2 w ±∞, x = 0, b) y = 1 w ±∞, x = − 2, x = 2,
c) y = x w ±∞, x = 2, d) y = 1 w ±∞, x = 0 lewostr. 16. a) b = a, b)
a = 1, b = −1.
√
5
−12
2
x3 ),
21. a) 3ax2 −b/x2 ,√b) 63x6 −15x−6 +33x
,
c)
−9/(3x−2)
,
d)
2/(5
√
√
x)2 (1 − 3 x)2 ), h) (x − 1)/x + ln x,
e) −2/(x − 1)2 , f) x/ x2 − 4, g)√1/(3( 3√
3
2
x
x
i) x (x + 3)e , j) (ln x − e )/(3 x2 ) + 3 x(1/x − ex ), k) ((2x − 1/x)(ex +
x) − (x2 − ln x)(ex + 1))/(ex + x)2 , l) 5(4z 2 − 5z + 13)(8z − 5), m) 12(7t2 −
4/t + 6)5 (14t + 4/t2 ), n) 10e2t , o) 5x ln 5 + 2x ln 2, p) (3x ln 3) · x3 + 3x · 3x2 , r)
(1/ ln x) · (1/x) s) −1/(x − 2), t) 1/(1 − t2 ), u) 3/(1 + 9x2 ), w) 1/2(x2 + 1).
22. a) (−4, 4) lub (2, −2), b) (0, 1), c) y = 0, y 0 = 0: p2 + 4q = 2, d)
(2, ln 2). 23. a) 4 − 1/48, b) 1 − 0.07, c) 1/2 + 1/800, d) −0.0007. 24.
a) Niech f (x) = x − ln(1 + x) dla x ∈ [0, ∞); f 0 (x) = x/(1 + x) > 0 dla
x > 0, czyli f (x) rosnąca na [0, ∞); f (0) = 0 więc f (x) > 0 dla x > 0. b)
Niech f (x) = ex − (x + 1) dla x ∈ R; f 0 (x) = ex − 1, stąd f (x) malejąca
na (−∞, 0] i rosnąca na [0, ∞); fmin = f (0) = 0, więc f (x) ≥ 0 dla x ∈ R.
c) jak b). 25. a) %: x ∈ [0, 1], &:√x > 1, √
b) %: x ∈ [−1, 1],√&:√na
x < −1 i na x > 1, c) %: na (−∞, − 2 i na ( 2, ∞), &: x ∈ [− 2, 2].
26. a) ^: (1, ∞), _: (−∞, 1), pp: x = 1, b) ^: (−∞, 0), _: (0, ∞),
pp: x = 0, c) ^: (0, ∞), _: (−∞, 0), pp: x = 0. 27. a) ymax = y(−6),
ymin = y(−2), b) ymax = y(2/3), c) ymin = y(−1), ymin = y(1). 28. a)
max: y(−2) = y(2) = 13, min: y(−1) = y(1) = 4, b) max: y(3) = 10, min:
y(1) = −10. 30. 10 + √
10; wyznaczyć jako wartość największą
odpowiedniej
√
2
2
funkcji. 31. S = 4πr R − r osiąga max dla r = R/ 2. 32. a) et dla
t = rx, b) por. 1/(1 + x) = 1/(1 − (−x)) i wzór na sumę ciągu geometr., c)
et dla t = −x2 .
Matematyka – lista 5
13
Matematyka
Lista 5
1. Obliczyć całki nieoznaczone:
Z
Z
√
3
(a) (3x +2 x−1)dx, (b)
x(x−1)(x−2)dx,
Z
(c)
x+3
dx,
x2
√
Z 2
Z 3
Z
23x−3
x +2
x +8
x2
(d)
dx, (e)
dx, (f)
dx,
dx, (g)
x
x2 + 1
x2
x3 + 8
Z
Z 2 √
Z x
x − x
e − 2x
2
2
√
(h) (9x − x + 1) dx, (i)
dx,
(j)
dx.
3
5x
x
Z
2. Obliczyć całki całkując przez części:
Z
Z
Z
−3x
(a)
xe dx, (b)
ln x dx, (c)
x2 ex dx,
Z
(e)
ln x
dx, (f)
x2
Z
√
x ln x dx, (g)
(d)
x2
xe dx,
Z
(e)
x
dx,
4
x +1
x ln x dx,
(d)
Z
Z
arctg x dx, (h)
3. Obliczyć całki całkując przez podstawienie:
Z
Z √
2
(a)
x x + 1 dx, (b) (5 − 3x)10 dx,
Z
Z
Z
(f)
(ln x)2 dx.
Z √
(c)
a + bx dx,
ln2 x
dx,
x
Z
(g)
ln x
dx.
x
4. Obliczyć całki:
Z
Z
Z
dx
x(x + 2) dx
x2 dx
(a)
,
(b)
,
(c)
,
x2 + 2x + 8
x2 + 2x + 2
x2 + 2x + 5
Z
Z
Z
dx
2x4 + 5x2 − 2
x dx
,
(e)
,
(f)
dx.
(d)
x3 + 1
x3 − 4x
2x3 − x − 1
5. Obliczyć całki oznaczone:
Z 2
Z 1
3x − 1
(a)
dx, (b)
(x3 − x + 1)dx,
3x
+
1
0
−1
Z
2
|x|dx.
(c)
−1
6. Wyznaczyć wzór na prędkość v(t) i drogę s(t) w ruchu prostoliniowym
ze stałym przyspieszeniem a(t) = a, gdy v(0) = v0 i s(0) = s0 .
7. Obliczyć całki stosując podstawienie:
Z 4
Z 1
dx
ex
2
√ , x=t
(a)
dx,
(b)
2x + 1
x
0 1+
0 e
8. Obliczyć całkując przez części:
Z 2
Z 1
−x
(a)
xe dx, (b)
x2 arctg xdx,
0
0
Z
−2
(c)
−3
Z e
(c)
1
dx
.
x2 + 2x + 1
ln x
x
2
dx.
Matematyka – lista 5
14
9. Obliczyć pole obszaru ograniczonego
(a) parabolami y = x2 , y 2 = x,
(b) parabolą y = 2x − x2 i prostą x + y = 0,
(c) krzywą y = ln x, osią 0x i prostą x = e,
(d) krzywą y = (1 − x2 )5 i osiami układu.
10. Punkt materialny o masie m porusza się po linii prostej z prędkością v =
(12t − t2 ) m/s. Jaką drogę przebędzie ten punkt od chwili początkowej
do chwili zatrzymania się?
11. Obliczyć długość krzywej:
(a) 9y 2 = 2x3 , 0 ≤ x ≤ 2,
1
(b) y = ln(1 − x2 ), 0 ≤ x ≤ .
2
12. Obliczyć pole powierzchni powstałej z obrotu łuku paraboli y 2 = 4x
dla 0 ≤ x ≤ 3 dokoła osi Ox oraz objętość bryły ograniczonej tą
powierzchnią i płaszczyzną x = 3.
13. Posługując się całką oznaczoną wyprowadzić wzór na objętość kuli
i pole powierzchni sfery o promieniu r.
14. Zbadać przekroje wykresów funkcji z = z(x, y) i na tej podstawie naszkicować te wykresy:
(a) 3x + 2y + z − 6 = 0, (b) z 2 = x2 + y 2 , (c) z = x2 + y 2 , (d) z = xy.
15. Obliczyć pochodne cząstkowe rzędu pierwszego i drugiego funkcji:
(a) z = xy,
(b) z = xexy ,
(c) z = x2 y + ln(xy).
16. Znaleźć ekstrema funkcji z = z(x, y):
(a) z = x2 + xy + y 2 − 2x − y,
(b) z = x3 y 2 (6 − x − y).
17. Znaleźć najmniejsze i największe wartości funkcji z = z(x, y) w podanym obszarze:
(a) z = x2 + 2xy − 4x + 8y w obszarze D : 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 2,
(b) z = x3 + y 2 − 3x − 2y − 1 w obszarze D : x ≥ 0, y ≥ 0, x + y ≤ 1,
(c) z = x2 − xy + y 2 w obszarze D : |x| + |y| ≤ 1.
18. Wyznaczyć odległość punktu A = (0, 3, 0) od powierzchni y = zx.
19. Liczbę dodatnią a przedstawić w postaci sumy takich trzech liczb dodatnich, aby ich iloczyn był największy.
20. Prostopadłościenny magazyn ma mieć objętość V = 64 m3 . Do budowy
ścian magazynu używane są płyty w cenie 30 zł/m2 , do budowy podłogi
w cenie 40 zł/m2 , a sufitu – 20 zł/m2 . Znaleźć długość a, szerokość b i
wysokość c magazynu, którego koszt budowy będzie najmniejszy.
21. Znaleźć ekstrema funkcji uwikłanej y = f (x) określonej równaniem:
(a) x2 + y 2 − 8x − 4y + 19 = 0, (b) y 3 + 2xy + x2 = 0, (c) x2 + y 4 = 0.
22. Znaleźć ekstrema funkcji uwikłanej z = f (x, y) określonej równaniem:
(a) x2 + y 2 + z 2 − 2x − 2y − 2z + 2 = 0, (b) z 2 + xyx − zy 2 − x3 = 0.
Matematyka – lista 5
15
23. Metodą mnożników Lagrange’a wyznaczyć ekstrema warunkowe funkcji f (x, y) przy danym warunku g(x, y) = 0:
(a) f (x, y) = x2 + y 2 , g(x, y) = xy − 1,
(b) f (x, y) = x3 + y 3 , g(x, y) = x + y − 2, x ≥ 0, y ≥ 0,
(c) f (x, y) = 1/x + 1/y, g(x, y) = 1/x2 + 1/y 2 − 1, x 6= 0, y 6= 0.
Wskazówki i odpowiedzi
√
1. a)√(3/4)x4 + (4/3)x x − x + c, b) x4 /4 − x3 + x2 + c, c) ln x − 3/x + c,
3
+ 8) + c, h) 81/5x5 −
d) 6 3 x − 3 ln x + c; e) x − arctg x + c,√g) (1/3) ln(x
√
3
6
4
3
2
8
7
18/4x + 19/3x − x + x + c, i) 3/8 x − 6/7 x . 2. a) −e−3x (3x +
1)/3 + c, b) x ln x − x + c, c) x2 (2 ln x − 1)/4 + c, d) −(1 + ln x)/x + c,
e) x arctg x − (1/2) ln(x2 + 1) + c, f) √x(ln x)2 − 2x ln x + 2x + c. 3. a)
2
ex /2 + c, b) −(5 − 3x)√11 /33 + c, c) ( x2 + 1)3 /3√+ c, d) (ln x)2 /2√+ c, e)
(1/2)arctg(x2 ) + c, f) 2( a + bx)3 /3b + c. 4. a) (1/ 7)arctg((x + 1)/ 7) + c,
2
b) x − 2arctg(x + 1) + c, c) x − ln(x
+ 2x + 5) − (3/2)arctg((x
+ 1)/2) + c, d)
√
√
3
3
(1/6) ln((x + 1)/(x + 1) ) + (1/ 3)arctg((2x − 1)/ 3) + c, e) (1/8) ln((x2 −
4)/x2 ) + c, f) x2 /2 + ln |2x3 − x − 1| + arctg(2x + 1) + c. 5. a) 2 − (2 ln 7)/3,
b) 2, c) 5/2. 6. v(t) = at + v0 , s(t) = at2 /2 + v0 t + s0 . 7. a) 4 − 2 ln 3, b)
artctg e − π/4, c) 1/2. 8. a) 1 − 3/e2R, b) π/12 − (1 − ln 2)/6, c) 2 − 5/e. 9.
12
a) 1/3, b) 9/2, c) 1, d) 1/3. 10. s = 0 (12t − t2 )dt = 288 m.
√
11. a) 8(2 2 − 1)/3, b) ln 3 − 1/2. 12. D = 56π/3, V = 18π. 14.
a) płaszczyzna; b) stożek; c) paraboloida obrotowa; d) “siodło”. 15. a)
zx = y, zy = x, zxy = zyx = 1, zxx = zyy = 0; b) zx = (xy + 1)exy , zy =
x2 exy , zxy = zyx = (2x + x2 y)exy , zxx = (2y + xy 2 )exy , zyy = x3 exy ; c)
zx = 2xy+1/x, zy = x2 +1/y, zxy = zyx = 2x, zxx = 2y−1/x2 , zyy = −1/y 2 .
16. a) zmin = z(1, 0)√= −1; b) zmax = z(3, 2) = 72. 17. a) −3, 17; b)
−4, −1; c) 0, 1. 18. 5. 19. a/3 + a/3 + a/3. 20. a = b = c = 4. 21. a)
dla x = 4 min y = 1 i max y = 3; b) max y = 1 w x = −1. 22. a)
√ z 6= 1,
w (1, 1) √
min z = 1 i max
√ z = 2 na dwóch
√ gałęziach; b) w (−6, 6 3) min
z = −12 3 i w (−6, −6 3) max z √
= 12 √3. 23. a) w (1,
(−1,√−1) min
√1) i w √
=√
2; b) w (1, 1) min = 2; c) w (− 2, − 2) min = − 2, w ( 2, 2) max
= 2.
Matematyka – lista 6
16
Matematyka
Lista 6
1. Rozwiązać równanie różniczkowe o zmiennych rozdzielonych:
(a)
dy
2y
= ,
dx
x
(b) 2x2
dy
= y,
dx
(c)
dy
dy
= 2xy 2 − x2 .
dx
dx
2. Znaleźć rozwiązanie r.r. spełniające warunek początkowy y(1) = 0:
(a) (1 + x2 )xy
dy
= 1 + y2,
dx
(b)
dy
= 2xb (y 2 + 1), b ∈ R.
dx
3. W pewnym ruchu stosunek prędkości do przebytej drogi jest wielkością
stałą i wynosi 2. W chwili t = 0 przebyta droga wynosiła x = 2 cm.
Obliczyć przebytą drogę do chwili t = 5 sek.
4. Wyznaczyć równanie linii przechodzącej przez punkt A(2, 3) takiej, że
każdy odcinek stycznej do tej linii zawarty między osiami układu jest
dzielony na połowy przez punkt styczności.
5. Rozwiązać równanie różniczkowe liniowe:
(a)
3y
dy
=
+ x,
dx
x
(b)
dy
+ 2y = e3x ,
dx
(c) x
dy
+ x2 + xy = y.
dx
6. Znaleźć całki szczególne spełniające dane warunki początkowe:
(a) y 0 − y = ex ,
y(0) = 1,
(b) (1 − x2 )y 0 + xy = 1,
y(0) = 1.
7. W chwili t = 0 skoczek spadochronowy o masie m wyskakuje z samolotu i opada swobodnie na ziemię (z zamkniętym spadochronem). Na
ciało skoczka działają jedynie siła grawitacji (Fg = mg) i skierowana
przeciwnie do kierunku ruchu siła oporu powietrza, proporcjonalna do
prędkości skoczka (tzn. Fo = −kv, gdzie k > 0 jest stałą proporcjonalności).
(a) Znaleźć wzór na prędkość opadania skoczka w chwili t > 0.
(b) Jaką maksymalną prędkość może osiągnąć skoczek?
8. W chwili t = 0 agencja rządowa ma 6000 pracowników, wśród których
25% to kobiety. Średnio w ciągu tygodnia agencję opuszcza 100 osób,
przy czym udział kobiet wśród odchodzących jest taki sam jak wśród
dotychczas zatrudnionych. Średnio w ciągu tygodnia do pracy przyjmowanych jest 50 nowych pracowników, z których połowę stanowią
kobiety.
(a) Ilu pracowników będzie miała agencja w 40 tygodniu?
(b) Jaki będzie udział kobiet wśród osób pracujących w agencji w 40
tygodniu?
Matematyka – lista 6
17
Wskazówki i odpowiedzi
1. a) y = Cx2 , b) y = C e−1/2x , c) C(1+x2 ). 2. a) 1+y 2 = Cx2 /(1+x2 ), C =
2, b) y = tg(2xb+1 /(b + 1) + C) i C = −2/(b + 1), gdy b 6= −1; y = tg ln(Cx2 )
i C = 1, gdy b = −1. 3. v(t) = dx(t)/dt, v(t)/x(t) = 2; stąd x(t) = Ce2t z
C = 2. 4. RR: xy 0 (x) = −y(x); y = C/x z C = 6. 5. a) y = cx3 √
− x2 , b)
−x
y = ce−2x + e3x /5,c) y = cxe
y = ex (x + 1), b) y = x + 1 − x2 .
− x. 6. a)mg
k
mg
1 − e− m t , b) vmax =
. 8. Niech W (t) oznacza liczbę
7. a) v(t) =
k
k
6000 − 50t
kobiet pracujących w agencji w chwili t. Wówczas: a) W (t) =
−
2
2
(6000 − 50t)
W (40)
2000 − 2000/3
1
; b)
∗100% =
∗100% = ∗100%.
24000
6000 − 40 ∗ 50
4000
3