Скачать .docx | Скачать .pdf |
Реферат: Алгебра и начало анализа
Алгебра и начала анализа. |
|
1. Линейная функция y = ax + b, её свойства и график. |
Ответ |
2. Квадратичная функция y = ax2 + bx + c, её свойства и график. |
Ответ |
3. Функция y = k/x, её свойства и график, график дробно-линейной функции (на конкретном приме-ре). |
Ответ |
4. Показательная функция y = ax , её свойства и график. |
Ответ |
5. Логарифмическая функция y = loga x, её свойства и график. |
Ответ |
6. Функция y = sin(x), её свойства и график. |
Ответ |
7. Функция y = cos(x), её свойства и график. |
Ответ |
8. Функция y = tg(x), её свойства и график. |
Ответ |
9. Функция y = ctg(x), её свойства и график. |
Ответ |
10. Арифметическая прогрессия, сумма первых n членов арифметической прогрессии. |
Ответ |
11. Геометрическая прогрессия, сумма первых n членов геометрической прогрессии. Сумма бесконечно убывающей геометрической прогрессии. |
Ответ |
12. Решение уравнения sin(x) = a, неравенств sin(x) > a, sin(x) < a. |
Ответ |
13. Решение уравнения cos(x) = a, неравенств cos(x) > a, cos(x) < a. |
Ответ |
14. Решение уравнения tg(x) = a, неравенств tg(x) > a, tg(x) < a. |
Ответ |
15. Формулы приведения (с выводом). |
Ответ |
16. Формулы синуса и косинуса суммы и разности двух аргументов (с доказательством). |
Ответ |
17. Тригонометрические функции двойного аргумента. |
Ответ |
18. Тригонометрические функции половинного аргумента. |
Ответ |
19. Формулы суммы и разности синусов, косинусов (с доказательством). |
Ответ |
20. Вывод формулы корней квадратного уравнения, теорема Виета. |
Ответ |
21. Логарифм произведения, степени, частного. |
Ответ |
22. Понятие производной, ее геометрический смысл и физический смысл. |
Ответ |
23. Правила вычисления производной. |
Ответ |
- Функция заданная формулой y = kx + b, где k и b - некоторые числа, называется линейной.
- Областью определения линейной функции служит множество R всех действительных чисел, т.к. выражение kx + b имеет смысл при любых значениях х.
- График линейной функции y = kx + b есть прямая. Для построения графика, очевидно, достаточно двух точек, если k 0.
- Коэффициент k характеризует угол, который образует прямая y = kx с положительным направлением оси Ох, поэтому k называется угловым коэффициентом. Если k > 0, то этот угол острый; если k < 0 - тупой; если k = 0, то прямая совпадает с осью Ох.
- График функции y = kx + b может быть постпоен с помощью параллельного переноса графика функции y = kx.
Ответ №2. Опр
. Квадратичной функцией называется функция, которую можно задать формулой вида y = ax2
+ bx + c, где х - независимая переменная, а, b и с - некоторые числа, причем а 0.
Графиком квадратичной функции является парабола.
Свойства функции y = ax2(частный случай)
при а > 0.
1. Если х = 0, то y = 0. График функции проходит через начало координат.
2. Если х 0, то y > 0. График функции расположен в верхней полуплоскости.
3. График функции симметричен относительно оси Oy.
4. Функция убывает в промежутке (- ; 0] и возрастает в промежутке [0; + ).
5. Наименьшее значение функция принимает при х = 0. Область значений функции [0; + ).
Свойства функции y = ax2
при а < 0.
1. Если х = 0, то y = 0. График функции проходит через начало координат.
2. Если х 0, то y < 0. График функции расположен в нижней полуплоскости.
3. График функции симметричен относительно оси Oy.
4. Функция убывает в промежутке [0; + ) и возрастает в промежутке (- ; 0].
5. Наименьшее значение функция принимает при х = 0. Область значений функции (- ; 0].
И, так, график функции y = ax2
+ bx + c есть парабола, вершиной которой является точка (m; n), где m = , n= . Осью симметрии параболы служит прямая х = m, параллельная оси y. При а > 0 ветви параболы направлены вверх, при a < 0 - вниз.
Ответ 3
Если переменная у обратно пропорциональна переменной х, то эта зависимость выражается формулой , где - коэффициент обратной пропорциональности.
- Область определения функции - есть множество всех чисел, отличных от нуля, т. е. .
- Графиком обратной пропорциональности у=k/x является кривая, состоящая из двух ветвей, симметричных относительно начала координат. Такая кривая называется гиперболой. Если k>0, то ветви гиперболы расположены в I и III координатных четвертях; если же k<.0, то во II и IV координатных четвертях.
- Заметим, что гипербола не имеет общих точек с осями координат, а лишь сколь угодно близко к ним приближается.
№ 4. Опр.
Функция, заданная формулой y = ax
, где а - некоторое положительное число, не равное еденице, называется показательной.
1. Функция y = ax
при а>1
а) область определения - множество всех действительных чисел;
б) множество значений - множество всех положительных чисел;
в) функция возрастает;
г) при х = 0 значение функции равно 1;
д) если х > 0, то ax
> 1;
е) если х < 0, то 0< ax
<1;
2. Функция y = ax
при 0< а <1
а) область определения - множество всех действительных чисел;
б) множество значений - множество всех положительных чисел;
в) функция убывает;
г) при х = 0 значение функции равно 1;
д) если х > 0, то 0< ax
<1;
е) если х < 0, то ax
> 1.
№5.Опр
. Функцию, заданную формулой y = loga
x называют логарифмической функцией с основанием а.
Свойства функции y = loga
x при a>1:
а) D(f) = R+;
б) E(f) = R;
в) функция возрастает;
г) если x = 1, то loga
x = 0;
д) если 0<x<1, то loga
x < 0;
е) если x > 1, то loga
x > 0.
Свойства функции y = loga
x при 0<a<1:
а) D(f) = R+;
б) E(f) = R;
в) функция убывает;
г) если x = 1, то loga
x = 0;
д) если 0 < x < 1, то loga
x > 0;
е) если x > 1, то loga
x < 0.
№6. Опр . Отношение катета прямоугольного треугольника, противолежащего острому углу, к гипотенузе называется синусом этого угла (обозначается sin ).
- область определения - множество всех действительных чисел;
- множество значений - [-1; 1];
- функция нечетная: sin(-x) = -sin(x) для всех ;
- функция периодическая с наименьшим положительным периодом ;
- sin(x) = 0 при x = ;
- sin(x) > 0 для всех ;
- sin(x) < 0 для всех ;
- функция возрастает на ;
- функция убывает на .
№ 7.Опр . Отношение катета прямоугольного треугольника, прилежащего к острому углу, к гипотенузе называется косинусом этого угла (обозначается cos )
- область определения - множество всех действительных чисел;
- множество значений - [-1; 1];
- функция четная: cos(-x) = cos(x) для всех ;
- функция периодическая с наименьшим положительным периодом ;
- cos(x) = 0 при ;
- cos(x) > 0 для всех ;
- cos(x) > 0 для всех ;
- функция возрастает на ;
- функция убывает на
№8.Опр . Отношение катета, противолежащего острому углу прямоугольного треугольника, к катету, прилежащему к этому углу, называется тангенсом (обозначается tg ).
- область определения - множество всех действительных чисел, кроме чисел вида;
- множество значений - вся числовая прямая;
- функция нечетная: tg(-x) = -tg(x) для всех х из области определения;
- функция периодическая с наименьшим положительным периодом ;
- tg(x) = 0 при х = ;
- tg(x) > 0 для всех ;
- tg(x) < 0 для всех ;
- функция возрастает на .
№9.Опр . Отношение катета, прилежащего острому углу прямоугольного треугольника, к катету, противолежащему к этому углу, называется котангенсом (обозначается ctg )
- область определения - множество всех действительных чисел, кроме чисел вида ;
- множество значений - вся числовая прямая;
- функция нечетная: ctg(-x) = -ctg(x) для всех х из области определения;
- функция периодическая с наименьшим положительным периодом ;
- ctg(x) = 0 при x = ;
- ctg(x) > 0 для всех ;
- ctg(x) < 0 для всех ;
- функция убывает на .
Ответ № 10
- Числовая последовательность, каждый член которой, начиная со второго, равен предшествующему члену, сложенному с одним и тем же числом, называется арифметической прогрессией.
- Из определения арифметической прогрессии следует, что разность между любым ее членом и ему предшествующим равна одному и тому же числу, т. е. а2 - а1 = а3 - а2 = ... = ak - ak-1 = ... . Это число называется разностью арифметической прогрессии и обычно обозначается буквой d .
- Для того чтобы задать арифметическую прогрессию (аn ), достаточно знать ее первый член а1 и разность d .
- Если разность арифметической прогрессии - положительное число, то такая прогрессия является возрастающей; если отрицательное число, то убывающей. Если разность арифметической прогрессии равна нулю, то все ее члены равны между собой и прогрессия является постоянной последовательностью.
- Характеристическое свойство арифметической прогрессии. Последовательность (аn) является арифметической прогрессией тогда и только тогда, когда любой ее член, начиная со второго, является средним арифметическим предшествующего и последующего членов, т. е. (1)
- Формула n-го члена арифметической прогрессии имеет вид: an = a1 + d(n-1) . (2)
- Формула суммы n первых членов арифметической прогрессии имеет вид: (3)
- Если в формулу (3) подставить вместо аn его выражение по формуле (2), то получим соотношение
- Из определения разности арифметической прогрессии следует, что a1 + an = a2 + an-1 = ..., т. е. сумма членов, равноудаленных от концов прогрессии, есть величина постоянная.
Ответ № 11
- Числовая последовательность, первый член которой отличен от нуля, а каждый член, начиная со второго, равен предшествующему члену, умноженному на одно и то же не равное нулю число, называется геометрической прогрессией.
- Из определения геометрической прогрессии следует, что отношение любого ее члена к предшествующему равно одному и тому же числу, т. е. b2 :b1 = b3 :b2 = ... = bn :bn-1 = bn+1 :bn = ... . Это число называется знаменателем геометрической прогрессии и обычно обозначается буквой q .
- Для того, чтобы задать геометрическую прогрессию (bn ), достаточно знать ее первый член b1 и знаменатель q .
- Если q > 0 (), то прогрессия является монотонной последовательностью. Пусть, например, b1 = -2, q = 3, тогда геометрическая прогрессия -2, -6, -18, ... есть монотонно убывающая последовательность. Если q = 1, то все члены прогрессии равны между собой. В этом случае прогрессия является постоянной последовательностью.
- Характеристическое свойство геометрической прогрессии. Последовательность (bn ) является геометрической прогрессией тогда и только тогда, когда каждый ее член, начиная со второго, есть среднее геометрическое соседних с ним членов, т. е. (1)
- Формула n-го члена геометрической прогрессии имеет вид: (2)
- Формула суммы п первых членов геометрической прогрессии имеет вид: , (3)
- Если в формулу (3) подставить вместо bn его выражение по формуле (2), то получится соот-ношение. , (4)
- Из определения знаменателя геометрической прогрессии следует, что b1 bn = b2 bn-1 = …, т.е. произведение членов, равноотстоящих от концов прогрессии, есть величина постоянная.
Сумма бесконечной геометрической прогрессии при
- Пусть (xn ) - геометрическая прогрессия со знаменателем q , где и . Суммой бесконечной геометрической прогрессии, знаменатель которой удовлетворяет условию , называется предел суммы n первых ее членов при .
- Обозначим сумму бесконечной геометрической прогрессии через S . Тогда верна формула .
№ 12
Решение тригонометрических уравнений вида sin(x) = a
- формула для корней уравнения sin(x) = a, где , имеет вид:
Частные случаи: - sin(x) = 0, x =
- sin(x) = 1, x =
- sin(x) = -1, x =
- формула для корней уравнения sin2 (x) = a, где , имеет вид: x=
Решение тригонометрических неравенств вида sin(x) > a, sin(x) < a
- Неравенства, содержащие переменную только под знаком тригонометрической функции, называются тригонометрическими.
- При решении тригонометрических неравенств используют свойство монотонности триго-нометрических функций, а также промежутки их знакопостоянства.
- Для решения простейших тригонометрических неравенств вида sin(x) > a (sin(x) < а) используют единичную окружность или график функции y = sin(x).
sin(x) = 0 если х = ;
sin(x) = -1, если x = >;
sin(x) > 0, если ;
sin(x) < 0, если .
Ответ № 13
Решение тригонометрического уравнения cos(x) = a
- Формула для корней уравнения cos(x) = a, где , имеет вид: .
- Частные случаи:
cos(x) = 1, x = ;
cos(x) = 0, ;
cos(x) = -1, x = - Формула для корней уравнения cos2 (x) = a, где , имеет вид: .
Решение тригонометрических неравенств вида cos(x) > a, cos(x) < a
- Для решения простейших тригонометрических неравенств вида cos(x) > a, cos(x) < a используют единичную окружность или график функции y = cos(x);
- Важным моментом является знание, что:
cos(x) = 0, если ;
cos(x) = -1, если x = ;
cos(x) = 1, если x = ;
cos(x) > 0, если ;
cos(x) > 0, если .
№ 14
Решение тригонометрического уравнения tg(x) = a
- Формула для корней уравнения tg(x) = a имеет вид: .
- Частные случаи:
tg(x) = 0, x = ;
tg(x) = 1, ;
tg(x) = -1, . - Формула для корней уравнения tg2 (x) = a, где , имеет вид:
Решение тригонометрических неравенств вида tg(x) > a, tg(x) < a
- Для решения простейших тригонометрических неравенств вида tg(x) > a, tg(x) < a используют единичную окружность или график функции y = tg(x).
- Важно знать, что:
tg(x) > 0, если ;
tg(x) < 0, если ;
Тангенс не существует, если .
№ 15
- Формулами приведения называются соотношения, с помощью которых значения тригонометрических функций аргументов , , , , выражаются через значения sin , cos , tg и ctg .
- Все формулы приведения можно свести в следующую таблицу:
Функция |
Аргумент |
|||||||
sin |
cos |
cos |
sin |
-sin |
-cos |
-cos |
-sin |
sin |
cos |
sin |
-sin |
-cos |
-cos |
-sin |
sin |
cos |
cos |
tg |
ctg |
-ctg |
-tg |
tg |
ctg |
-ctg |
-tg |
tg |
ctg |
tg |
-tg |
-ctg |
ctg |
tg |
-tg |
-ctg |
ctg |
- Для облегчения запоминания приведенных формул нужно использовать следующие правила:
a) при переходе от функций углов , к функциям угла название функции изменяют: синус на косинус, тангенс на котангенс и наоборот;
при переходе от функций углов , к функциям угла название функции сохраняют;
б) считая острым углом (т. е. ), перед функцией угла ставят такой знак, какой имеет приводимая функ-ция углов , , .
Все вышеприведенные формулы можно получить, пользуясь следующим правилом:
Любая тригонометрическая функция угла 90°n + по абсолютной величине равна той же функции угла , если число n - четное, и дополнительной функции, если число n - нечетное. При этом, если функция угла 90°n + . положительна, когда - острый угол, то знаки обеих функций одинаковы, если отрицательна, то различны.
№ 16
- Формулы косинуса суммы и разности двух аргументов:
Рис.1 Рис.2
Повернем радиус ОА, равный R, около точки О на угол и на угол (рис.1). Получим радиусы ОВ и ОС. Найдем скалярное произведение векторов и . Пусть координаты точки В равны х1 и y1, координаты точки С равны х2 и y2. Эти же координаты имеют соответственно и векторы и . По определению скалярного произведения векторов:
= х1 х2 + y1 y2 . (1)
Выразим скалярное произведение через тригонометрические функции углов и . Из определения косинуса и синуса следует, что
х1 = R cos , y1 = R sin , х2 = R cos , y2 = R sin .
Подставив значения х1 , х2 , y1 , y2 в правую часть равенства (1), получим:
= R2 cos cos + R2 sin sin = R2 (cos cos + sin sin).
С другой стороны, по теореме о скалярном произведении векторовимеем:
= cos BOC = R2 cos BOC.
Угол ВОС между векторами и может быть равен - (рис.1), - ( - ) (рис.2) либо может отличаться от этих значений на целое число оборотов. В любом из этих случаев cos BOC = cos ( - ). Поэтому
= R2 cos ( - ).
Т.к. равно также R2 (cos cos + sin sin), то
cos( - ) = cos cos + sin sin.
cos( + ) = cos( - (-)) = cos cos(-) + sin sin(-) = cos cos - sin sin.
Значит,
cos( + ) = cos cos - sin sin. - Формулы синуса суммы и разности двух аргументов:
sin( + ) = cos( /2 - ( + )) = cos(( /2 - ) - ) = cos( /2 - ) cos + sin( /2 - ) sin = sin cos + cos sin.
Значит,
sin( + ) = sin cos + cos sin.
sin( - ) = sin( + (-)) = sin cos(-) + cos sin(-) = sin cos - cos sin.
Значит,
sin( - ) = sin cos - cos sin.
№ 17
Формулы двойных углов
Формулы сложения позволяют выразить sin 2, cos 2, tg 2, ctg 2 через тригонометрические функции угла .
Положим в формулах
sin( + ) = sin cos + cos sin ,
cos( + ) = cos cos - sin sin ,
,
.
равным . Получим тождества:
sin 2 = 2 sin cos ;
cos 2 = cos2
- sin2
= 1 - sin2
= 2 cos2
- 1;
; .
№ 18
Формулы половинного аргумента
- Выразив правую часть формулы cos 2 = cos2
- sin2
через одну тригонометрическую функцию (синус или косинус), придем к соотношениям
cos 2 = 1 - sin2 , cos 2 = 2 cos2 - 1.
Если в данных соотношениях положить = /2, то получим:
cos = 1 - 2 sin2 /2, cos 2 = 2 cos2 /2 - 1. (1) - Из формул (1) следует, что
(2), (3). - Разделив почленно равенство (2) на равенство (3), получим
(4). - В формулах (2), (3) и (4) знак перед радикалом зависит от того, в какой координатной четверти находится угол /2.
- Полезно знать следующую формулу:
.
№ 19
Формулы суммы и разности синусов, косинусов
Сумму и разность синусов или косинусов можно представить в виде произведения тригонометрических функций. Формулы, на которых основано такое преобразование, могут быть получены из формул сложения.
Чтобы представить в виде произведения сумму sin + sin , положим = x + y и = x - y и воспользуемся формулами синуса суммы и синуса разности. Получим:
sin + sin = sin (x + y) + sin (x - y) = sinx cosy + cosx siny + sinx cosy - cosx siny = 2sinx cosy.
Решив теперь систему уравнений = x + y, = x - y относительно x и y, получим х = , y = .
Следовательно,
sin + sin = 2 sin cos .
Аналогичным образом выводят формулы:
sin -sin = 2 cos sin ;
cos + cos = 2 cos cos ;
cos + cos = -2 sin sin .
№ 20
Чтобы найти решение приведенного квадратного уравнения x2
+ p
x + q
= 0, где , достаточно перенести свободный член в правую часть и к обеем частям равенства прибавить . Тогда левая часть станет полным квадратом, и мы получаем равносильное уравнение = - q .
Оно отличается от простейшего уравнения x2
= m только внешним видом: стоит вместо x
и - q
- вместо m
. Находим = . Отсюба х = - . Эта формула показывает, что всякое квадратное уравнение имеет два корня. Но эти корни могут быть и мнимыми, если < q
. Может также оказаться, что оба корня квадратного уравнения равны между собой, если = q
. Возращаемся к обычному виду .
1. Сумма корней приведенного квадратного уравнения x2
+ p
x + q
= 0 равна второму коэффициенту, взятому с противоположным знаком, а произведение корней равно свободному члену, т.е. х1
+ х2
= -р
, а х1
х2
= q
.
2. Теорема, обратная теореме Виета. Если р
, q
, х1
, х2
таковы, что х1
+ х2
= -р
и х1
х2
= q
, то х1 и
х2
- корни уравнения x2
+ p
x + q
= 0.
№ 21
Опр
. Логарифмом числа b по основанию а называется показатель степени, в которую нужно возвести основание а, чтобыполучить число b.
Формулу (где b > 0, a > 0 и a 1) называют основным логарифмическим тождеством.
Свойства логарифмов:
- ;
- ;
- Логарифм произведения равен сумме логарифмов сомножителей:
.
Для доказательства воспользуемся основным логарифмическим тождеством:
x = , y = .
Перемножим почленно эти равенства, получаем:
xy = = .
Следовательно, по определению логарифма (п.3) доказан. - Логарифм частного равен логарифму делимого без логарифма делителя:
.
Ход доказательства аналогичен доказательству п.3 - Логарифм степени равен произведению показателя степени на логарифм ее основания:
.
При доказательстве, также необходимо воспользоваться основным логарифмическим тождеством.
№ 22
- Производной функции f(x) в точке х0 называется предел отношения приращения функции в точке х0 к приращению аргумента, когда последнее стремится к нулю. Это можно записать так: .
- Из определения производной следует, что функция может иметь производную в точке х0 только в том случае, если она определена в некоторой окрестности точки х0 , включая эту точку.
- Необходимым условием существования производной функции в данной точке является непрерывность функции в этой точке.
- Существование производной функции f в точке х0 эквивалентно существованию (невертикальной) касательной в точке (х0 ; f(х0 )) графика, при этом угловой коэффициент касательной равен . В этом состоит геометрический смысл производной .
- Механический смысл производной f '(x) функции у = f(x) - это скорость изменения функции в точке х. Поэтому при решении прикладных задач следует помнить, что какой бы процесс ни описывался изучаемой функцией у = f(x) производную с физической точки зрения можно представить как скорость, с которой протекает процесс.
№ 23
- Производная суммы равна сумме производных, если они существуют:
. - Если функция u
и v
дифференцируемы в точке х0
то их производные дифференцируемы в этой точке и
. - Если функция u
и v
дифференцируемы в точке х0
, а С
- постоянная, то функция Cu
дифференцируема в этой точке и
. - Если функция u
и v
дифференцируемы в точке х0
и функция v
не равна нулю в этой точке, то частное двух функций тоже дифференцируемо в точке х0
и
.