Μαθηματικά για όλους/Γενικό τυπολόγιο

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Μαθηματικές σταθερές

π=συν1(1)3,141592653589793238462643...

e=limn(1+1n)n2,718281828459045235360287...

  • e: βάση των φυσικών λογαρίθμων.

2=2121,4142135623730950488...

3=3121,7320508075688772935...

5=5122,2360679774997896964...

23=2131,259921050...

33=3131,442249570...

25=2151,148698355...

35=3151,245730940...

eπ23,140692632779269006...

πe22,45915771836104547342715...

ee15,154262241479264190...

log102=ln2ln100,3010299956639811952137389...

log103=ln3ln100,4771212547196624372950279...

log10e=lneln10=1ln100,43429448190325182765...

log10π=lnπln100,4971498726941338543512683...

ln102,302585092994045684017991...

ln20,693147180559945309417232...

ln31,098612288668109691395245...

γ=limn(ni=11nlnn)0,577215664901532860606512...

  • γ: σταθερά Euler.

eγ1,7810724179901979852...

e=e121,6487212707001281468...

π=π12=Γ(12)1,772453850905516027298167...

Γ(13)2,678938534707748...

Γ(14)3,625609908221908...

1rad=180oπ57,29577951308232...o

  • rad = ακτίνιο.

1o=π180rad0,0174532925199432957...rad

Αξιοσημείωτες ταυτότητες

Αναπτύγματα δυνάμεων διωνύμων

Οι επόμενοι τύποι αποτελούν μερική εφαρμογή του τύπου διωνύμου για 2n6.

(α+β)2=α2+2αβ+β2

  • Ανάπτυγμα τετραγώνου αθροίσματος δύο όρων.

(αβ)2=α22αβ+β2

  • Ανάπτυγμα τετραγώνου διαφοράς δύο όρων.

(α+β)3=α3+3α2β+3αβ2+β3

  • Ανάπτυγμα κύβου αθροίσματος δύο όρων.

(αβ)3=α33α2β+3αβ2β3

  • Ανάπτυγμα κύβου διαφοράς δύο όρων.

(α+β)4=α4+4α3β+6α2β2+4αβ3+β4

  • Ανάπτυγμα τέταρτης δύναμης αθροίσματος δύο όρων.

(αβ)4=α44α3β+6α2β24αβ3+β4

  • Ανάπτυγμα τέταρτης δύναμης διαφοράς δύο όρων.

(α+β)5=α5+5α4β+10α3β2+10α2β3+5αβ4+β5

  • Ανάπτυγμα πέμπτης δύναμης αθροίσματος δύο όρων.

(αβ)5=α55α4β+10α3β210α2β3+5αβ4β5

  • Ανάπτυγμα πέμπτης δύναμης διαφοράς δύο όρων.

(α+β)6=α6+6α5β+15α4β2+20α3β3+15α2β4+6αβ5+β6

  • Ανάπτυγμα έκτης δύναμης αθροίσματος δύο όρων.

(αβ)6=α66α5β+15α4β220α3β3+15α2β46αβ5+β6

  • Ανάπτυγμα έκτης δύναμης διαφοράς δύο όρων.

Οι συντελεστές μπορούν να υπολογιστούν από το τρίγωνο του Πασκάλ. Στην παραπάνω εικόνα η δύναμη είναι στην αριστερή στήλη, ενώ οι αντίστοιχοι συντελεστές βρίσκονται στην ίδια γραμμή και στη σειρά συνήθης ανάπτυξης του διωνύμου.

Παραγοντοποιήσεις

Παραγοντοποιήσεις αθροισμάτων και διαφορών δυνάμεων

α2β2=(α+β)(αβ)

  • Παραγοντοποίηση διαφοράς τετραγώνων.

α3β3=(αβ)(α2+αβ+β2)

  • Παραγοντοποίηση διαφοράς κύβων.

α3+β3=(α+β)(α2αβ+β2)

  • Παραγοντοποίηση αθροίσματος κύβων.

α4β4=(αβ)(α+β)(α2+β2)

  • Παραγοντοποίηση διαφοράς τέταρτης δύναμης.

α5β5=(αβ)(α4+α3β+α2β2+αβ3+β4)

  • Παραγοντοποίηση διαφοράς πέμπτης δύναμης.

α5+β5=(α+β)(α4α3β+α2β2αβ3+β4)

  • Παραγοντοποίηση αθροίσματος πέμπτης δύναμης.

α6β6=(αβ)(α+β)(α2+αβ+β2)(α2αβ+β2)

  • Παραγοντοποίηση διαφοράς έκτης δύναμης.

Γενίκευση παραγοντοποιήσεων αθροισμάτων και διαφορών δυνάμεων

  • Οι παρακάτω τύποι ισχύουν για n*={0}

α2n+1β2n+1=(αβ)i=02nα2niβi=(αβ)i=1n(α22αβσυν2iπ2n+1+β2)

α2n+1+β2n+1=(α+β)i=02n(1)iα2niβi=(α+β)i=1n(α2+2αβσυν2iπ2n+1+β2)

α2nβ2n=(α+β)(αβ)i=0nαn1iβii=0n(1)iαn1iβi=(α+β)(αβ)i=1n1(α22αβσυνiπn+β2)

α2n+β2n=i=1n(α2+2αβσυν(2i1)π2n+β2)

Άλλες παραγοντοποιήσεις

α4+α2β2+β4=(α2+αβ+β2)(α2αβ+β2)

α4+4β4=(α2+2αβ+2β2)(α22αβ+2β2)

Ο τύπος του Διωνύμου και οι Διωνυμικοί Συντελεστές

Το παραγοντικό

Για n*={0} ορίζεται:

n!=i=1ni.

Για n = 0 ορίζεται:

0!=1.

Ο τύπος του διωνύμου

Για n*={0} είναι:

(α+β)n=αn+i=1nn!i!(ni)!αniβi

Διωνυμικοί συντελεστές

Για n*={0} και i{1,2,3...n}* ορίζονται οι διωνυμικοί συντελεστές ως εξής:

(ni)=n!i!(ni)!=(nni)

Ακόμη ορίζεται:

(n0)=1

Ιδιότητες των διωνυμικών συντελεστών

(ni)+(ni+1)=(n+1i+1)

i=0n(ni)=2n

i=0n(1)i(ni)=0

i=0m(n+in)=(n+m+1n+1),m

i=0k(n2i)=2n1,k=[n2]

i=0k(n2i+1)=2n1,k=[n12]

i=0n(ni)2=(2nn)

i=0p(mi)(npi)=(m+np),m,pmin{m,n}p

i=1ni(ni)=n2n1

i=1n(1)i+1i(ni)=0

Επέκταση για δυνάμεις πολυωνύμων

(pi=1αi)n=i=1pn!pi=1ni!i=1pαini,p*,ni*i=1pni=n

Τύποι Κλασικής Γεωμετρίας

Γεωμετρικά σχήματα

Τρίγωνο

Περίμετρος:

Π=α+β+γ

Εμβαδό:

E=αυ2=αβημθ2=s(sα)(sβ)(sγ) , όπου s=Π2=α+β+γ2 (ημιπερίμετρος)

  • Στην περίπτωση ορθογωνίου τριγώνου είναι θ=90oημθ=1. Άρα: β = υ και:

E=αβ2.

  • Στην περίπτωση ισόπλευρου τριγώνου είναι: α=β=γ, θ=60o και s=32α. Οπότε:

Περίμετρος:

Π=3α

Εμβαδό:

E=αυ2=α2ημ60o2=34α2

Το ίδιο προκύπτει και από τον άλλο τύπο:

E=32α(32αα)3=32α(12α)3=3α424=34α2

Ορθογώνιο παραλληλόγραμμο

Περίμετρος:

Π=2(α+β)

Εμβαδό:

E=αβ

Πλάγιο παραλληλόγραμμο

Περίμετρος:

Π=2(α+β)

Εμβαδό:

E=βυ=αβημθ

Ρόμβος

Περίμετρος:

Π=4α

Εμβαδό:

E=δ1δ22

Τετράγωνο

Περίμετρος:

Π=4α

Εμβαδό:

E=α2

Τραπέζιο

Περίμετρος:

Π=α+β+(1sinθ+1sinϕ)υ

Εμβαδό:

E=α+β2υ

Κανονικό πολύγωνο

1. Κανονικό πολύγωνο με n πλευρές και πλευρά α

Περίμετρος:

Π=nα

Εμβαδό:

E=14nα2cotπn=14nα2συνπnημπn

2. Κανονικό πολύγωνο με n πλευρές εγγεγραμμένο σε κύκλο ακτίνας r

Περίμετρος:

Π=2nrsinπn

Εμβαδό:

E=12nr2sin2πn

3. Κανονικό πολύγωνο με n πλευρές περιγεγραμμένο σε κύκλο ακτίνας r

Περίμετρος:

Π=2nrtanπn

Εμβαδό:

E=12nr2tan2πn

Κύκλος

1. Κύκλος με ακτίνα r:

Περιφέρεια:

Π=2πr

Εμβαδό:

E=πr2

2. Τομέας κύκλου ακτίνας r, τόξου θ (σε ακτίνια, rad):

Μήκος τόξου:

Π=rθ

Εμβαδό:

E=12r2θ

3. Τμήμα κύκλου ακτίνας r, τόξου θ (σε ακτίνια, rad):

E=12r2(θsinθ)

4. Κύκλος ακτίνας r εγγεγραμμένος σε τρίγωνο με πλευρές α, β, γ:

r=s(sα)(sβ)(sγ)s
όπου s=Π2=12(α+β+γ)

5. Κύκλος ακτίνας r περιγεγραμμένος σε τρίγωνο με πλευρές α, β, γ:

r=αβγ4s(sα)(sβ)(sγ)
όπου s=Π2=12(α+β+γ)

Τριγωνομετρικοί τύποι

  • Ημίτονο της Β:

sinB=ημB=yr

  • Συνημίτονο της Β:

cosB=συνB=xr

  • Εφαπτομένη της Β:

tanB=ϵϕB=yx

  • Συνεφαπτομένη της Β:

cotB=σϕB=xy

  • Τέμνουσα της Β:

secB=rx

  • Συντέμνουσα της Β:

cscB=ry

Σχέσεις μεταξύ τριγωνομετρικών αριθμών

tanB=sinBcosB

cotB=1tanB=cosBsinB

secB=1cosB

cscB=1sinB

sin2B+cos2B=1

sec2Btan2B=1

csc2Bcot2B=1

Τιμές των τριγωνομετρικών συναρτήσεων διαφόρων γωνιών

Β (°) Β (rad) sin B cos B tan B cot B sec B csc B
0 0 0 1 0 ±∞ 1 ±∞
15 π12 14(62) 14(6+2) 23 2+3 62 6+2
30 π6 12 123 133 3 233 2
45 π4 122 122 1 1 2 2
60 π3 123 12 3 133 2 233
75 5π12 14(6+2) 14(62) 2+3 23 6+2 62
90 π2 1 0 ±∞ 0 ±∞ 1
105 7π12 14(6+2) 14(62) (2+3) (23) (6+2) 62
120 2π3 123 12 3 133 -2 233
135 3π4 122 122 -1 -1 2 2
150 5π6 12 123 133 3 233 2
165 11π12 14(62) 14(6+2) 23 (2+3) (62) 6+2
180 π 0 -1 0 -1 ±∞
195 13π12 14(62) 14(6+2) 23 2+3 (62) (6+2)
210 7π6 12 123 133 3 233 -2
225 5π4 122 122 1 1 2 2
240 4π3 123 12 3 133 -2 233
255 17π12 14(6+2) 14(62) 2+3 23 (6+2) (62)
270 3π2 -1 0 ±∞ 0 -1
285 17π12 14(6+2) 14(62) (2+3) (23) 6+2 (62)
300 5π3 123 12 3 133 2 233
315 7π4 122 122 -1 -1 2 2
330 11π6 12 123 133 3 233 -2
345 23π12 14(62) 14(6+2) (23) (2+3) 62 (6+2)
360 0 1 0 1

Τύποι αναλυτικής γεωμετρίας

Όλες οι γεωμετρικές σχέσεις μπορούν να περιγραφούν με διανυσματικές σχέσεις. Το τυπολόγιο αυτό στηρίζεται στις πράξεις μεταξύ διανυσμάτων.

Βασικές σχέσεις

Στην εικόνα εμφανίζονται τα μέτρα των γινομένων ως εμβαδά. Το σχήμα στηρίζεται στις εξής δύο σχέσεις: αβ=προββαβ=±προββα∙β και μέτρο του αxβ ισούται με α∙β∙ημθ=υβ∙β.
  • δxyz κατά μοναδικό τρόπο
  • δ γ=προβγδ γ
  • άρα δ γ=0 <=> δ και γ κάθετα μεταξύ τους
  • det|δ,γ|=|δxγ| είναι κατά απόλυτη τιμή το εμβαδόν του πλάγιου παραλληλόγραμμου που ορίζουν τα διανύσματα δ και γ
  • άρα det|δ,γ|=|δxγ|=0 <=> δ//γ <=> υπάρχει πραγματικός λ τέτοιος, ώστε γδ
  • |δ|2222
  • |δ| δεν είναι αρνητικός

Πράξεις με το συν-πλην άπειρο

Το συν άπειρο μπορεί να διανοηθεί ως ο μεγαλύτερος δυνατός αριθμός, ή για την ακρίβεια ως άπειρο εκλαμβάνουμε συνήθως ένα μέγεθος που τείνει στο συν ή πλην άπειρο. Οι ιδιότητες του μεγέθους που τείνει στο συν ή πλην άπειρο με τις διάφορες πράξεις ορίζονται με βάση την κοινή λογική, όταν αυτό είναι εφικτό. Σε αυστηρή μαθηματική γλώσσα τα άπειρα μελετώνται με όρια, ενώ θεωρούνται προσεγγίσεις και όχι αριθμοί. Έτσι, ισχύουν οι εξής ιδιότητες (θ είναι ένας οποιοσδήποτε θετικός πραγματικός αριθμός):

  • ++θ=+
  • +θ=
  • +θ=+
  • θ=[1]
  • +θ=+
  • θ=
  • (θ)=+
  • +(θ)=

Παρομοίως με τη διαίρεση (γιατί 1/θ=η, όπου η ένας άλλος θετικός πραγματικός αριθμός)

  • θ+=+
  • θ=0+
  • (+)θ=+
  • (+)+=+
  • logθ(+)=+,ανθ>1,,αν0<θ<1


  • log+(θ)=0

0+, αν θ>1 και 0- αν 0<α<1

Πράξεις με το μηδέν και το άπειρο

  • +±0=+
  • ±0=
  • 1/0+=+
  • 1/0=
  • 1/=0

Σειρές Taylor

Οι σειρές Taylor ορίζονται σε απείρως παραγωγίσιμες συναρτήσεις. Για τις σειρές Maclaurin χρειάζεται επιπλέον να ορίζονται στο 0.

Σειρές Maclaurin:

Γενικός τύπος: f(x)=f(0)+f(0)x1+f(0)x22!+f3(0)x33!+...+fk(0)xkk!+...=n=1(f(n)(0)xnn!)+1

  • Οι σειρά Maclaurin κάθε πολυωνυμικής συνάρτησης ισούται με την ίδια τη συνάρτηση.
  • ax=1+lnax1+lna2x22!+lna3x33!+...+lnakxkk!+...=n=1(lnanxnn!)+1
  • sinx=xx33!+x55!x77!+...

Βασικό τυπολόγιο παραγώγων πραγματικών συναρτήσεων πραγματικής μεταβλητής

Οι παρακάτω τύποι ισχύουν υπό την προϋπόθεση ότι τα σύμβολα έχουν νόημα, δηλαδή αν υπάρχουν οι παράγωγοι που εμφανίζονται. Το x είναι η ανεξαρτητη μεταβλητή και a είναι μια μη μηδενική σταθερά.

  • Βασικές παράγωγοι ως προς x:
dadx=0 dlnxdx=1x
dxdx=1 dsinxdx=cosx
dxadx=axa1 (εννοείται x 0,1) dcosxdx=sinx
dexdx=ex dtanxdx=1cos2x
  • Κανόνες παραγώγισης:
d(af(x))dx=adf(x)dx
d(f(x)+g(x))dx=df(x)dx+dg(x)dx1
d(f(x)g(x))dx=df(x)dxg(x)+f(x)dg(x)dx
df(x)g(x)dx=df(x)dxg(x)f(x)dg(x)dxg2(x)2
d(g(f(x)))dx=dg(f(x))d𝐟(𝐱)df(x)dx (κανόνας της αλυσίδας)3

Πρότυπο:Σημείωση 1:Ισχύει επαγωγικά ο τύπος και για περισσότερους όρους της πρόσθεσης, δηλαδή d(f1(x)+f2(x)++fν(x))dx=df1(x)dx+df2(x)dx++dfν(x)dx
2: Ισχύει υπό την προϋπόθεση ότι g(x) διάφορο του μηδενός κοντά στο σημείο εύρεσης της παραγώγου.
3: Ισχύει μόνο αν η f δε γίνεται κάπου σταθερή (σύμφωνα με το σχολικό βιβλίο μαθηματικών της Γ΄Λυκείου). Αν στην περιοχή εύρεσης της παραγώου η f είναι σταθερή, τότε η παράγωγος ισούται με 0 κοντά στο σημείο εύρεσης της παραγώγου. Εξ' άλλου η g δε μεταβάλλεται σε κάποια περιοχή μόνο και μόνο αν df(x)=0 σε αυτήν την περιοχή, άρα δε μπορεί να εφαρμοστεί ο κανόνας.

Παραδείγματα εφαρμογής των κανόνων

  • dαxdx=d(elna)xdx=delnaxdx=delnaxd(lnax)d(lnax)dx=elnaxlna=lnaax
  • dln(ax)dx=dln(ax)daxd(ax)dx=1(ax)adxdx=1x
  • dsin(ax)dx=dsin(ax)d(ax)daxdx=cos(ax)adxdx=acos(ax)

*Προσοχή: Οι δύο παραπάνω τύποι ισχύουν, γιατί η συνάρτηση f(x)=ax δεν είναι σταθερή σε κανένα σημείο, ως γνήσια μονότονη.


  • d(9x32x2+x10)dx=d(9x3)dx+d(2x2)dx+dxdx+d(10)dx=9dx3dx2dx2dx+1+0=93x222x+1=27x24x+1


Σημειώσεις

Πρότυπο:Παραπομπές

  1. Αυτές οι ιδιότητες επιβεβαιώνουν τη φιλοσοφική άποψη ότι το άπειρο είναι αμετάβλητο.