analiza matematyczna 1 ZADANIA

Analiza Matematyczna 1 (2015/2016)
MAP1043, 1091, 1142, 1143, 3045, 3057, 3075, 6000
Opracowanie: dr Marian Gewert, doc. Zbigniew Skoczylas
Lista zdań" obejmuje cały materiał kursu i jest podzielona na 14 jednostek odpowiadających kolejnym
wykładom. Na ćwiczeniach należy rozwiązać jeden lub dwa podpunkty z każdego zadania. Wyjątkiem
są zadania oznaczone literą (P) oraz symbolem (*). Zadania oznaczone literą (P) są proste i należy
je rozwiązać samodzielnie. Z kolei zadania oznaczone gwiazdką (*) są trudniejsze. Te nieobowiązkowe
zadania kierujemy do ambitnych studentów. Na końcu listy zadań umieszczono po 4 przykłady zesta-
wów zadań z I i II kolokwium oraz z egzaminów podstawowego i poprawkowego.
Uzdolnionych studentów zachęcamy do przygotowania się w czasie semestru i następnie udziału w
egzaminach na ocenę celującą z algebry i analizy. Zadania z egzaminów z ubiegłych lat można znalezć
na stronie internetowej
http://www.wmat.pwr.edu.pl/2831151.231.dhtml
Lista 1
1. Czy podane wypowiedzi są zdaniami w logice? Jeśli są, to podać ich wartość logiczną:
(a) Amsterdam jest stolicą Holandii ; (b) liczba 123000 jest podzielna przez 8 ;
(c) a2 + b2 = c2 ; (d) trójkąt o bokach 3, 4, 5 jest prostokątny ;
(e) 25 32 ; (f) " = b2 - 4ac .
2. Napisać zaprzeczenia zdań:
(a) jem śniadanie i słucham radia ;
(b) kwadrat nie jest pięciokątem ;
(c) stolicą Polski jest Gniezno lub Wrocław ;
(d) jeśli funkcja f jest rosnąca, to funkcja -f jest malejąca ;
(e) liczba jest podzielna przez 6 wtedy i tylko wtedy, gdy jest podzielna przez 2 oraz przez 3 .
3. Ocenić prawdziwość zdań złożonych:
(a) nieprawda, że funkcja f(x) = x2 jest rosnąca na R ;
(b) (-1)44 = -1 lub 2008 jest liczbą parzystą ;
(c) funkcja g(x) = sin x jest okresowa, a funkcja f(x) = 3x + 3-x nieparzysta ;
(d) jeżeli Piotr jest ojcem Tadeusza, to Tadeusz jest starszy od Piotra ;
(e) liczba 13579 jest podzielna przez 9 wtedy i tylko wtedy, gdy suma 1 + 3 + 5 + 7 + 9 jest podzielna
przez 9 .
"
Zadania zaczerpnięto z książek autorów: Analiza matematyczna 1 (Definicje, twierdzenia, wzory;
Przykłady i zadania; Kolokwia i egzaminy) oraz Wstęp do analizy i algebry.
1
4. Używając tylko kwantyfikatorów, spójników logicznych oraz relacji (=, =, <, ) zapisać stwierdze-

nia:
(a) funkcja f nie jest różnowartościowa na przedziale [a, b];
(b) przedział [p, q) nie zawiera punktu x;

x2 + y2 = 4,
(c) układ równań nie ma rozwiązań;
x + y = 10
(d) równanie x7 + 3x5 + 1 = 0 ma tylko jedno rozwiązanie rzeczywiste;
(e) liczba 2017 jest pierwsza.
5. Zbadać, czy podane formy zdaniowe z kwantyfikatorami są prawdziwe:

(a) xx = 27; (b) x2 + 4x + 3 > 0; (c) x2 + y2 = 0;
x"R x"R x"R y"R

(d) xy = 0; (e) (y x) (" (y > x); (f) (x + 1)4 + (y - 2)4 = 0.
y"R x"R x"R y"R x"R y"R
6. Dla par zbiorów A, B �" R wyznaczyć A *" B, A )" B, A \ B, B \ A, Ac, Bc:
(a) A = (0, 5), B = [0, 7]; (b) A = (-", 3), B = [-1, "); (c) A = {1, 2}, B = {1, 2, 3, 4}.
Wskazać te pary A, B, dla których A �" B.
7. (P) Funkcje kwadratowe sprowadzić do postaci iloczynowej (jeżeli istnieje) i naszkicować ich wy-
kresy:
1
(a) f(x) = -x2 + x; (b) f(x) = 2x2 + 1; (c) f(x) = x2 + x + ;
4
3 9
(d) f(x) = x2 + 2x - 3; (e) f(x) = -2x2 - 2x + ; (f) f(x) = -x2 - 3x - .
2 4
Lista 2
8. Określić i narysować dziedziny naturalne funkcji:
" "

x 4 - x 3 - x
"
(a) f(x) = ; (b) f(x) = ; (c) f(x) = 16 - x2; (d) f(x) = .
x2 - 2x - 3 x2 + 2
x + 1
9. Korzystając z definicji uzasadnić, że podane funkcje są monotoniczne na wskazanych zbiorach:
(a) f(x) = 2x - 1, R; (b) f(x) = x2, (-", 0].
10. Podać wzory funkcji złożonych f ć% f, f ć% g, g ć% f, g ć% g oraz określić ich dziedziny naturalne:
1
(a) f(x) = x - 1, g(x) = 3x + 2; (b) f(x) = , g(x) = x2;
x
"
"
(c) f(x) = x, g(x) = x4; (d) f(x) = |x|, g(x) = x + 1.
11. Uzasadnić, że podane funkcje są różnowartościowe na wskazanych zbiorach:
1
(a) f(x) = 2x - 3, R; (b) f(x) = , (0, ").
x
12.(P) Korzystając z własności logarytmów obliczyć:
"
(a) log6 3 + log6 12; (b) log3 18 - log3 2; (c) 9 log6 3 36;
"
1 log2 54 - log2 6
(d) 3 log2 3 � log3 4; (e) 3 log4 3 - log4 3 + 3 log4 2 - log4 6; (f) .
2 log2 27 - log2 9
13. Naszkicować wykresy funkcji:
2
"
1
(a) y = (x + 1)4; (b) y = x - 2; (c) y = ;
(x + 3)2
x-2
1
(d) y = 2x+1; (e) y = ; (f) y = 4|x|;
3
|x|
(g) y = 5 + log2 x; (h) y = |log 100x|; (i) y = log 1 .
3
9
14. Znalezć funkcje odwrotne do funkcji:
"
x + 1
3
(a) f(x) = ; (b) f(x) = 3 - x + 2; (c) f(x) = 2x-1;
x - 1
(d) f(x) = log(x + 2); (e) f(x) = x2 (x 0).
Lista 3
15. Na rysunku przedstawiono wykres funkcji y = f(x).
y
Narysować wykresy funkcji:
(a) y = f(x) + 3; (b) y = f(x + 1);
(c) y = -f(x); (d) y = f(-x);
1
y = f(x)
1
(e) y = f(x); (f) y = f(3x);
2
x
-1 1 2
(g) y = |f(x)|; (h) y = f(|x|).
-1
16.(P) Korzystając z wykresu funkcji y = sin x naszkicować wykresy funkcji:

x Ą
(a) y = sin 2x; (b) y = sin ; (c) y = sin x + ;
3 4

1 Ą
(d) y = 1 + sin x; (e) y = sin x - 1; (f) y = sin 2 x - .
2 6
17. Naszkicować wykresy funkcji:

sin x

(a) y = |cos x|; (b) y = sin x - ; (c) y = |tg x| ctg x.

2
18. Uzasadnić tożsamości trygonometryczne:
1 + tg ą 1 2
(a) = tg ą; (b) sin4 ą+cos4 ą = 1- sin2 2ą; (c) tg ą + ctg ą = ;
1 + ctg ą 2 sin 2ą
ą 1 - cos ą 1
(d) tg = ; (e) sin4 ą-cos4 ą = sin2 ą-cos2 ą; (f) - cos ą = sin ą tg ą.
2 sin ą cos ą
Dla jakich kątów ą są one prawdziwe?
19.(P) Podaj wartości wyrażeń:

"
"
arc sin - 3/2
" "
2 1
(a) arc sin + arc cos ; (b) arc ctg 1 � arc tg 1; (c) ; (d) arc tg 3 - arc ctg 3.
2 2 arc sin 1
20. Określić dziedziny funkcji:

1
(a) f(x) = arc sin(2x + 1); (b) f(x) = arc cos x2 + ;
2
1
(c) f(x) = arc tg ; (d) f(x) = arc ctg 2x.
x + 1
3
Lista 4
21. Zbadać, czy podane ciągi są ograniczone z dołu, z góry, są ograniczone:
"
"
2 + cos n
n
(a) an = ; (b) an = 2n - 1; (c) an = 1 - n;
3 - 2 sin n
" "
1 1 1
(d) an = n + 8 - n + 3; (e*) an = + + . . . + .
41 + 1 42 + 2 4n + n
22. Zbadać, czy podane ciągi są monotoniczne od pewnego miejsca:
2n + 1 n n!
(a) an = ; (b) an = ; (c) an = ;
n + 2 n2 + 1 10n

1 4n
(d) an = ; (e) an = ; (f) an = n2 + 1 - n.
n2 - 6n + 10 2n + 3n
23. Korzystając z definicji granicy właściwej lub niewłaściwej ciągu uzasadnić równości:
3 - n 1
(a) lim = -1; (b) lim = 0; (c) lim 2n = ".
n" n" n"
n + 4 n2
24. Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic ciągów obliczyć granice:
3n - 1 n + 1 n3 + 2n2 + 1
(a) lim ; (b) lim ; (c) lim ;
n" n" n"
n + 4 2n2 + 1 n - 3n3
30
n2 + 2 1 + 3 + . . . + (2n - 1) 5n+1 - 4n
(d) lim ; (e) lim ; (f) lim ;
n" n" n"
2 + 4 + . . . + 2n 5n - 4n+2
(n3 + 1)20
"

n2 + 1 n! + 1 n n
(g) lim ; (h) lim n2 + 4n + 1 - n2 + 2n ; (i) lim " .
n" n" n"
(2n + 1)(n + 1)!
4n3 + 1
25. Korzystając z twierdzenia o trzech ciągach obliczyć granice:
"
2n + (-1)n #nĄ#
n
(a) lim ; (b) lim ; (c) lim 3 + sin n;
n" n" n"
3n + 2 n

1 2 3 3n + 2n 1 1 1
n
n
(d) lim + + ; (e) lim ; (f) lim + + . . . + .
n"
n n2 n3 n" 5n + 4n n" n2 + 1 n2 + 2 n2 + n
26. Obliczyć granice z liczbą e:
3n-2 15n n
1 5n + 2 3n
(a) lim 1 + ; (b) lim ; (c) lim ;
n" n" n"
n 5n + 1 3n + 1
5-2n n ln n2
n + 4 3n + 1 1 + ln n
(d) lim ; (e) lim ; (f) lim .
n" n" n"
n + 3 3n - 1 ln n
27. Korzystając z twierdzenia o granicach niewłaściwych ciągów obliczyć granice:

n2 + 1
(a) lim ; (b) lim n4 - 3n3 - 2n2 - 1 ; (c) lim (1 + 2n - 3n);
n" n" n"
n

1 - (n + 1)! arc tg n
(d) lim n2 + 1 - n ; (e) lim ; (f) lim .
n" n" n"
n! + 2 arc ctg n
Lista 5
28. Korzystając z definicji Heinego granicy właściwej lub niewłaściwej funkcji uzasadnić równości:
2 1
(a) lim(x - 2)5 = 1; (b) lim = 0; (c) lim = ".
x"
x3
x x 2+ x - 2
4
29. Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic funkcji obliczyć:
"
x2 - 1 x2 - 4 x + x x3 - 1
(a) lim ; (b) lim ; (c) lim " ; (d) lim ;
x1 - x + 1 x2 x x4
x2 - x - 2
x0 x1 - 1
x2
"

x2 - 5x + 4 x - 2 - 2 2x + 1
(e) lim ; (f) lim ; (g) lim x2 + 1 + x ; (h) lim ;
x" x-" x"
x6 - 6
x(x - 5) x 3x + 2
"

tg2 x + 1 sin2 x x2 + x + 2 1 3
(i) lim ; (j) lim ; (k) lim ; (l) lim - .
Ą - x"
x0 - cos x
x1 - x 1 - x3
tg2 x + 5 1 x + 1 1
x
2
30. Zbadać, obliczając granice jednostronne, czy istnieją granice:
1
x2 - 4 1
(a) lim x sgn x; (b) lim 2x ; (c) lim ; (d) lim x arc tg .
x0 x0 x2 - 2| x
x0
|x
31. Korzystając z twierdzenia o trzech funkcjach uzasadnić równości:
"
1 1 2+sin x
(a) lim x cos = 0; (b) lim x2 arc tg = 0; (c) lim = 0.
x"
x0
x0+ x2 x x2
32. Korzystając z granic podstawowych wyrażeń nieoznaczonych obliczyć:

sin2 3x sin x2 - 5x + 4 arc sin 2x
(a) lim ; (b) lim ; (c) lim ;
x0 x4 x0
x2 x2 - 16 arc tg x
1 cos 5x e3x - 1
(d) lim x2 arc tg ; (e) lim ; (f) lim ;
Ą
x"
x0
x x cos 3x sin 2x
2
"
3
ln (1 + x) ln x2 - 3 xĄ - 1
(g) lim ; (h) lim ; (i) lim ;
x0 x-2 x1 - 1
x x + 2 x
" "
1
3 6
1 + x - 1 - x
(j) lim (1 + 2x)x ; (k) lim [1 + tg(2x)]ctg x; (l) lim ;
x0 x0 x0
x
33. Znalezć asymptoty pionowe i ukośne funkcji:
x3 + x2 2x3 x - 3
(a) f(x) = ; (b) f(x) = ; (c) f(x) = " ;
x2 - 4 (x + 1)2
x2 - 9
"
1 + x2 3x sin2 x
(d) f(x) = ; (e) f(x) = ; (f) f(x) = ;
x 3x - 2x x3
"
cos x (x + 1) x - 2
(g) f(x) = ; (h) f(x) = x - arc tg x; (i) f(x) = .
ex + 1 x - 1
Lista 6
34. Dobrać parametry a, b " R tak, aby podane funkcje były ciągłe na R:
ńł
ńł
ńł
�ł-1 dla x < 0,
a ax2+1 dla x < -1,
�ł �ł
�ł �ł �ł
+1 dla x < -1,
x
(a) f(x) = a+b sin x dla 0 x Ą/2, (b) f(x) = (c) f(x) = 2x dla -1 x 0,
�ł ół �ł
�ł ół
b - 2x dla x -1;
ół
1 dla x > Ą/2; x3+bx dla x > 0.
Naszkicować wykres funkcji z przykładu (a).
35. Wyznaczyć punkty nieciągłości podanych funkcji i określić ich rodzaj:
ńł
x + 2
�ł ńł
�ł

�ł dla x = 1, 2
1
�ł �ł
x2 + x + 2
arc tg dla x = 0,

(a) f(x) = (b) f(x) =
x
0 dla x = 1,
�ł ół
�ł
0 dla x = 0;
�ł
ół
1 dla x = 2;
ńł ńł
1
1
�ł �ł
dla x = 0,

1 - cos dla x = 0,

(c) f(x) = ln (x2) - ln (x2 + 1) (d) f(x) =
x
ół ół
0 dla x = 0.
0 dla x = 0;
5
36. Uzasadnić, że podane równania mają jednoznaczne rozwiązania we wskazanych przedziałach:

5Ą Ą
(a) x3 + 6x - 2 = 0, [0, 1]; (b) x sin x = 7, 2Ą, ; (c) 2 - 2x = sin x, 0, ;
2 2

1
(d) x100 + x - 1 = 0, , 1 ; (e) 3x + x = 3, [0, 1]; (f) x2x = 1, [0, 1].
2
Wyznaczyć rozwiązania równania (a) 0.125.
37. Korzystając z definicji obliczyć pochodne funkcji:
1
(a) f(x) = x3 (x " R); (b) f(x) = (x = 0);

x2
"
(c) f(x) = x (x > 0); (d) f(x) = ctg x (x = Ą dla k " Z).

Lista 7
38. Badając pochodne jednostronne rozstrzygnąć, czy istnieją pochodne podanych funkcji we wska-
zanych punktach:

(a) f(x) = x2 - x , x0 = 1; (b) f(x) = sin x � sgn (x), x0 = 0; (c) f(x) = min x2, 1 , x0 = -1.

Naszkicować wykresy tych funkcji.
39. Zbadać z definicji, czy podane funkcje mają pochodne niewłaściwe w punkcie x0 = 0:

"
5
(a) f(x) = 3 - x; (b) f(x) = | sin x|.
40. Zakładając, że funkcje f i g mają pochodne właściwe na pewnym przedziale, obliczyć pochodne
funkcji:

1 f x2
(a) y = xf ; (b) y = ; (c) y = e-xf (ex);
x x

(d) y = f(x) cos g(x); (e) y = f2(x) - g2(x); (f) y = arc tg [f(x)g(x)];

f(x) f (x) 1
(g) y = ln ; (h) y = tg ; (i) y = f(x)g .
g(x) g(x) x
41. Korzystając z reguł różniczkowania obliczyć pochodne funkcji:
x2 + 1 ex+1
(a) y = ; (b) y = 3 cos x + tg x; (c) y = ;
x - 1 sin x

" "
1
4
(d) y = x3 + ex; (e) y = 1 + x tg x; (f) y = ex arc tg x;
x2

x
3
(g) y = ln sin2 x + 1 ; (h) y = arc sin (x2); (i) y = ee ;
2
3
2sin x 2
(j) y = ; (k) y = ex + 1 ; (l) y = (sin x)x (0 < x < Ą).
3cos2 x
2
42.* Korzystając z twierdzenia o pochodnej funkcji odwrotnej obliczyć f-1 (y0), jeżeli:
(a) f(x) = x + ln x, y0 = e + 1; (b) f(x) = cos x - 3x, y0 = 1;
" " "
3 5 7
(c) f(x) = x + x + x, y0 = 3; (d) f(x) = x3 + 3x, y0 = 4.
43.(P) Napisać równania stycznych do wykresów podanych funkcji we wskazanych punktach:

x Ą Ą
(a) f(x) = arc sin , (1, f(1)); (b) f(x) = ln x2 + e , (0, f(0)); (c) f(x) = etg x, , f ;
2 4 4

" " "
2x 1
(d) f(x) = 2x + 1, (3, f(3)); (e) f(x) = , 2, f 2 ; (f) f(x) = e1+ x , (x0, 1) .
1 + x2
6
44. (a) Napisać równanie stycznej do wykresu funkcji f(x) = x4 - 2x + 5, która jest równoległa do
prostej y = 2x + 3.
"
Ą
(b) Wyznaczyć styczną do wykresu funkcji f(x) = x, która tworzy kąt z osią Ox.
4
(c) Znalezć równanie stycznej do wykresu funkcji f(x) = x ln x, która jest prostopadła do prostej
2x + 6y - 1 = 0.
1
(d) Znalezć równanie stycznej do wykresu funkcji f(x) = x arc tg , w punkcie jego przecięcia z prostą
x
Ąx = 4y.
45. Korzystając z reguły de L Hospitala obliczyć granice:
Ą
ln sin x
ln (2x + 1) x - arc tg x
2
(a) lim ; (b) lim ; (c) lim ;
x"
x1 x0
x ln x x2
x10 - 10x + 9 ln cos x
(d) lim ; (e) lim ; (f) lim x arc ctg x;
x"
x1 - 5x + 4 ln cos 3x
x0
x5

x 1 1
(g) lim x ln x; (h) lim (Ą - x) tg ; (i) lim - ;
1
x0+ xĄ- 2 x0+ - cos x x2

1 1 1
(j) lim - ctg x ; (k) lim + ; (l) lim (- ln x)x;
x1
x0- x ln x 1 - x x0+
x
2
(m) lim arc tg x ; (n) lim (1 + x)ln x; (o) lim (tg x)cos x .
x"
Ą x0+
x
(Ą )-
2
46. Czy warto stosować regułę de L Hospitala, aby obliczyć granice:

2x x3 + 1 sin x2 sin x5
(a) lim ; (b) lim ?
x"
x0
3x (x3 + 4) sin (x3) sin (x4)
Lista 8
47. Znalezć przedziały monotoniczności funkcji:
x4 x3 1
(a) f(x) = x3 - 30x2 + 225x; (b) f(x) = - - x2; (c) f(x) = 4x + ;
4 3 x
"
x3 x2 - 1
(d) f(x) = ; (e) f(x) = ; (f) f(x) = xe-3x;
3 - x2 x
x 1
(g) f(x) = x ln2 x; (h) f(x) = ; (i) f(x) = .
ln x x ln x
48. Znalezć ekstrema lokalne funkcji:
1 2x
(a) f(x) = x3 - 4x2; (b) f(x) = x + ; (c) f(x) = ;
x x

x + 1

(d) f(x) = (x + 1)e-x; (e) f(x) = ; (f) f(x) = x2 - 5x - 6 ;

x2 + 1

(g) f(x) = x ln x; (h) f(x) = 3x - x3; (i) f(x) = 2 arc tg x - ln 1 + x2 .
49. Znalezć wartości najmniejsze i największe podanych funkcji na wskazanych przedziałach:
x + 1
(a) f(x) = 2x3 - 15x2 + 36x, [1, 5]; (b) f(x) = , [-4, 2];
x2 + 1

(c) f(x) = (x - 3)2e|x|, [-1, 4]; (d) f(x) = 1 - 9 - x2 , [-5, 1];

3 1 1
(e) f(x) = 2 sin x + sin 2x, 0, Ą ; (f) f(x) = + , [-1, 2].
2 1 + |x| 2 + x
50.(P) Obliczyć f2 , f2 2 funkcji:
7
2 ex
(a) f(x) = 4x7 - 5x3 + 2x; (b) f(x) = x3 - ; (c) f(x) = ;
x x
(d) f(x) = arc tg x; (e) f(x) = sin3 x + cos3 x; (f) f(x) = x3 ln x.
51. Określić przedziały wypukłości oraz punkty przegięcia wykresu funkcji:
x3
(a) f(x) = x(x - 1)(x - 3); (b) f(x) = xe-x; (c) f(x) = ;
x2 + 12

1 2
(d) f(x) = ln 1 + x2 ; (e) f(x) = ; (f) f(x) = x - x3 - 4 ln |x|;
1 - x2 3
1 ln x
"
(g) f(x) = sin x + sin 2x; (h) f(x) = earc tg x; (i) f(x) = .
8 x
Lista 9
52. Zbadać przebieg zmienności podanych funkcji i następnie sporządzić ich wykresy:
"
x3 x
(a) f(x) = (x - 1)2(x + 2); (b) f(x) = ; (c) f(x) = ;
x - 1 x - 1

4 4 x
(d) f(x) = 3 - - ; (e) f(x) = x 1 - x2; (f) f(x) = ;
x x2 ln x
(g) f(x) = xe2x; (h*) f(x) = sin x + sin 3x; (i) f(x) = x2 ln x.
53. Platforma wiertnicza jest zakotwiczona na morzu 10 km od brzegu. Ropa z tej platformy będzie
dostarczana rurociągiem do rafinerii położonej nad brzegiem morza, 16 km od punktu brzegu najbliż-
szego platformie. Koszt ułożenia 1 km rurociągu na dnie morza wynosi 200 000 euro, a na lądzie
100 000 euro. Do którego miejsca na brzegu należy doprowadzić rurociąg, aby koszt jego budowy był
najmniejszy?

Platforma
wiertnicza
10 km

x Rafineria
16 km
54. Prostopadłościenny kontener ma mieć pojemność 22.50 m3 i kwadratową podłogę. Koszt 1 m2
blachy potrzebnej do wykonania jego podłogi i pokrywy wynosi 20 zł, a ścian bocznych 30 zł. Jakie
powinny być wymiary kontenera, aby koszt jego budowy był najmniejszy?
55. Jaka powinna być miara kąta ą przy wierzchołku trójkata równoramiennego o danym polu, aby
promień koła r wpisanego w ten trójkąt był największy?
ą
r
56. Jakie powinny być wymiary a, b prostokątnego pola o powierzchni S, którego jednym naturalnym
bokiem jest brzeg rzeki, aby na jego ogrodzenie zużyć jak najmniej siatki?
rzeka
a
S
b
8
Lista 10
57. Napisać wzory Taylora z resztą Lagrange a dla podanych funkcji f, punktów x0 oraz n :
1
(a) f(x) = x3, x0 = -1, n = 4; (b) f(x) = , x0 = 1, n = 2;
x2
(c) f(x) = sin 2x, x0 = Ą, n = 3; (d) f(x) = e-x, x0 = 0, n = 5.
58. Napisać wzory Maclaurina z n-tą resztą Lagrange a dla funkcji:
x x
(a) f(x) = sin ; (b) f(x) = cosh x; (c) f(x) = cos x; (d) f(x) = .
3 ex
59. Oszacować dokładności podanych wzorów przybliżonych na wskazanych przedziałach:
Ą
(a) tg x H" x, |x| ; (b) cos2 x H" 1 - x2, |x| 0.1;
12
"
x x2 x2 x3
(c) 1 + x H" 1 + - , |x| 0.25; (d) ln(1 - x) H" -x - - , |x| < 0.1.
2 8 2 3
60. Stosując wzór Maclaurina obliczyć:
"
1
3
(a) z dokładnością 10-3; (b) 0.997 z dokładnością 10-3;
e
(c) ln 1.1 z dokładnością 10-4; (d) sin 0.1 z dokładnością 10-5.
Lista 11
61. Przyjmując w definicji całki oznaczonej podział równomierny obliczyć:
1 3
(a) (2x - 1) dx; (b) x2 dx.
-2 2
Wskazówka. Zastosować odpowiednio wzory
n(n + 1) n(n + 1)(2n + 1)
(a) 1 + 2 + . . . + n = , (b) 12 + 22 + . . . + n2 = .
2 6
62. Korzystając z twierdzenia Newtona-Leibniza obliczyć całki:
2 1 9
"
1 x - 1 dx
"
(a) x + dx; (b) dx; (c) ;
x x + 1 x2 + 1
1 0 0
Ą/3
2 2

1 2 1
(d) x 1 + x3 dx; (e) - + dx; (f) tg2 x dx.
x3 x2 x4
-1 1 0
63. Korzystając z definicji całki oznaczonej oraz faktu, że funkcje ciągłe są całkowalne uzasadnić
równości:

13 + 23 + . . . + n3 1 1 Ą 2Ą nĄ 2
(a) lim = ; (b) lim cos + cos + . . . + cos = ;
n" n"
n4 4 n 2n 2n 2n Ą

"
" " "
1 2
(c) lim " 1 + n + 2 + n + . . . + n + n = 2 2 - 1 .
n"
n n 3
64. Obliczyć podane całki nieoznaczone:

"
4 (1 - x) dx x4 dx
(a) x3 + - 3 x dx; (b) " ; (c) ;
x 1 + x x2 + 1
"

3
cos 2x dx x3 + x2 - 1 2x - 5x
(d) ; (e) " dx; (f) dx.
cos x - sin x x 10x
9
65. Obliczyć pola obszarów ograniczonych krzywymi:
1 1
(a) y = 2x - x2, x + y = 0; (b) y = x2, y = x2, y = 3x; (c) y = , y = x, y = 4;
2 x2
4
(d) y = 1, y = ; (e) y = 2x, y = 2, x = 0; (f) y = x + sin x, y = x, (0 x 2Ą);
x2 + 1
(g) y = Ąx2, x = Ąy2; (h) yx4 = 1, y = 1, y = 16; (i) y2 = -x, y = x - 6, y = -1, y = 4.
Lista 12
66. Korzystając z twierdzenia o całkowaniu przez części obliczyć całki nieoznaczone:

" "
x dx
(a) xe-3x dx; (b) (x + 1)2ex dx; (c) x arc tg x dx; (d) ;
cos2 x

arc cos x dx
(e) x2 sin x dx; (f) " ; (g) ln(x + 1) dx; (h) arc cos x dx;
x + 1

(i) e2x sin x dx; (j) sin x sin 3x dx; (k) sin 3x cos x dx; (l) cos x cos 5x dx;

(m) sin2 x dx; (n) cos4 x dx; (o) ln 1 + x2 dx; (p*) x sin xex dx.
67. Metodą całkowania przez części obliczyć całki oznaczone:
1 1 e
ln x
(a) xe-x dx; (b) x2e2x dx; (c) dx;
x2
"
-1 0
e
Ą
4 Ą 1
(d) x sin 2x dx; (e) x(1 + cos x) dx; (f) arc sin x dx.
0 0 0
68. Stosując odpowiednie podstawienia obliczyć całki nieoznaczone:
"
"

cos x 1 + 4x cos x dx
(a) " dx; (b) dx; (c) " ; (d) (x+1) sin x2+2x+2 dx;
x x
1 + sin x

dx dx
(e) ; (f) (5-3x)10 dx; (g) x2 5 5x3+1 dx; (h) " ;
ch x 2 + x

ln x ex dx 5 sin x dx 2
(i) dx; (j) ; (k) ; (l) x3ex dx.
x e2x + 1 3-2 cos x
69. Obliczyć całki oznaczone dokonując wskazanych podstawień:
Ą 3
x dx
(a) sin xecos x dx, cos x = t; (b) " , 1 + x = t;
x + 1
0 1
1 e
" "
(c) x 1 + x dx, 1 + x = t; (d) ln x dx, ln x = t;
0 1
1 1
2
4 3 ln 3

dx ex dx
(e) " , x = t2; (f) 9 - x2 dx, x = 3 sin t; (g) , ex = t.
x(1 - x) 1 + e2x
0 0 0
70.(P) Obliczyć całki z ułamków prostych pierwszego rodzaju:

dx dx 5 dx 8 dx
(a) ; (b) ; (c) ; (d) .
(x - 3)7 x + 5 (2 - 7x)3 9x + 20
10
Lista 13
71. Obliczyć całki z ułamków prostych drugiego rodzaju:

dx (6x + 3) dx (4x + 2) dx (x - 1) dx
(a) ; (b) ; (c) ; (d) .
x2 + 4x + 29 x2 + x + 4 x2 - 10x + 29 9x2 + 6x + 2
72. Obliczyć całki z funkcji wymiernych:

(x + 2) dx x2 dx dx x4 dx
(a) ; (b) ; (c) ; (d) ;
x(x - 2) x + 1 (x - 1)x2 x2 - 9

dx (4x + 1) dx 2 dx dx
(e) ; (f) ; (g) ; (h) ;
(x2 + 1) (x2 + 4) 2x2 + x + 1 x2 + 6x + 18 x (x2 - 4)

(5 - 4x) dx x2 dx dx x dx
(i) ; (j) ; (k) ; (l) .
x2 - 4x + 20 x2 + 2x + 5 x (x2 + 4) x4 - 1
73. Obliczyć całki z funkcji trygonometrycznych:

(a) sin3 x dx; (b) sin4 x cos3 x dx; (c) cos4 x dx;

(d) sin3 x cos6 x dx; (e) cos2 x cos 2x dx; (f*) sin2 2x sin2 x dx.
74. Obliczyć całki z funkcji trygonometrycznych:

dx 1 + tg x dx
(a) ; (b) dx; (c) ;
sin x + tg x cos x 1 + 2 cos2 x

sin2 x dx dx sin5 x dx
(d) ; (e) ; (f) ;
1 + cos x 1 - tg x cos3 x

dx dx dx
(g) ; (h) ; (i) .
cos x sin x + cos x 3 sin x + 4 cos x + 5
Lista 14
75. Obliczyć pola obszarów ograniczonych krzywymi:
"
" 8
(a) x + y = 1, x = 0, y = 0; (b) 4y = x2, y = ;
x2 + 4

Ą
(c) y = ln x, x = e, y = -1; (d) y = tg x, y = ctg x, 0 < x < .
2
76. Obliczyć długości krzywych:
"
ex + 1
(a) y = ln , 2 x 3; (b) y = x2, 0 x 1; (c) y = 2 x3, 0 x 11;
ex - 1
1 1 x5 1 Ą
(e) y = ex, ln 2 x ln 3; (g) y = + , 1 x 2; (h) y = 1 - ln cos x, 0 x .
2 2 10 6x3 4
77. Obliczyć objętości brył powstałych z obrotu figur T wokół wskazanych osi:
"
2
(a) T : 0 x 2, 0 y 2x - x2, Ox; (b) T : 0 x 5, 0 y " , Oy;
x2 + 4
"
Ą
(c) T : 0 x , 0 y tg x, Ox; (d) T : 0 x 1, x2 y x, Oy;
4
1
(e) T : 0 x 1, 0 y x3, Oy; (f) T : 1 x 3, 0 y , Oy;
x
4 Ą
(g) T : 1 x 4, y 5-x, Ox; (h) T : 0 x , 0 y sin x+cos x, Ox;
x 2
(i) T : 0 x Ą, 0 y sin x, y = 2; (j) T : 0 x 1, 0 y x - x2, x = 2.
11
78. Obliczyć pola powierzchni powstałych z obrotu wykresów funkcji wokół wskazanych osi:
"
Ą
(a) f(x) = cos x, 0 x , Ox; (b) f(x) = 4 + x, -4 x 2, Ox;
"2
(c) f(x) = ln x, 1 x 3, Oy; (d) f(x) = |x - 1| + 1, 0 x 2, Oy;

"
x
(e) f(x) = 4 - x2, -1 x 1, Ox; (f) f(x) = x 1- , 1 x 3, Ox;
3
"
x - 1 x2
(g) f(x) = , 1 x 10, Oy; (h) f(x) = , 0 x 3, Oy.
9 2
79. (a) Siła rozciągania sprężyny jest wprost proporcjonalna do jej wydłużenia (współczynnik pro-
porcjonalności wynosi k). Obliczyć pracę jaką należy wykonać, aby sprężynę o długości l rozciągnąć
do długości L.
(b) Zbiornik ma kształt walca o osi poziomej. Średnica walca D = 2 m, a długość L = 6 m. Ob-
liczyć pracę, jaką potrzeba wykonać, aby opróżnić zapełniony całkowicie wodą zbiornik. Otwór do
opróżnienia zbiornika znajduje się w jego górnej części. Masa właściwa wody ł = 1000 kg/m3.
80. (a) Punkt materialny zaczął poruszać się prostoliniowo z prędkością początkową v0 = 10 m/s
i przyspieszeniem a0 = 2 m/s2. Po czasie t1 = 10 s punkt ten zaczął poruszać się z opóznieniem
a1 = -1 m/s2. Znalezć położenie punktu po czasie t2 = 20 s od chwili rozpoczęcia ruchu.
(b) Dwie cząstki elementarne położone w odległości d = 36 zaczynają zbliżać się do siebie z prędko-
ściami odpowiednio v1(t) = 10t + t3, v2(t) = 6t, gdzie t 0. Po jakim czasie nastąpi zderzenie tych
cząstek?
12
Przykładowe zestawy zadań z kolokwiów i egzaminów
W rozwiązaniach zadań należy opisać rozumowanie prowadzące do wyniku, uzasadnić wyciągnięte
wnioski, sformułować wykorzystane definicje, zacytować potrzebne twierdzenia (podać założenia i
tezę), napisać zastosowane wzory ogólne (z wyjaśnieniem oznaczeń). Ponadto, jeśli jest to konieczne,
należy sporządzić czytelny rysunek z pełnym opisem. Skreślone fragmenty pracy nie będą sprawdzane.
I kolokwium
Zestaw A
5x
1. Wyznaczyć wszystkie asymptoty wykresu funkcji f (x) = .
5x - 25

n
2. Sformułować twierdzenie o trzech ciągach i następnie obliczyć granicę lim 3n+1 + 22n+1.
n"
"
arc tg x
3. Napisać równanie stycznej do wykresu funkcji f (x) = w punkcie x0 = 3.
x

sin x2 - 4
4. Obliczyć granicę lim .
x2 - 3x + 2
x2
Zestaw B

1. Obliczyć granicę lim n4 + n3 + 1 - n2 .
n"
"
2x-x2
2. Wyznaczyć dziedzinę naturalną funkcji f (x) = e . Następnie obliczyć jej pochodną.
3. Sformułować twierdzenie Bolzano i uzasadnić, że równanie 2x+x = 5 ma tylko jedno rozwiązanie.
4. Obliczyć granicę lim [x (ln (1 + x) - ln x)] .
x"
Zestaw C
ńł
x + a dla x 0,
�ł
�ł
�ł
�ł
ex - 1
1. Dobrać parametry a, b " R tak, aby funkcja f (x) = była ciągła na R.
dla 0 < x 1,
�ł
�ł x
�ł
ół
bx2 - 2 dla 1 < x
12n-5
3n + 2
2. Obliczyć granicę lim .
n"
3n + 1
3. Znalezć równanie stycznej do wykresu funkcji f (x) = xe-x, która jest równoległa do prostej
y = e2.

ln x2 - 8
4. Obliczyć granicę lim .
x3 - 3
x
Zestaw D

1. Znalezć dziedzinę naturalną funkcji f (x) = arc sin x2 - 3 i obliczyć f2 (x).

n
2. Sformułować twierdzenie o trzech ciągach i zastosować je do obliczenia granicy lim n3 + 2n2 + 3.
n"
2x4 - x3
3. Znalezć wszystkie asymptoty funkcji f(x) = .
x3 + x

3
4. Napisać równanie stycznej do wykresu funkcji f(x) = ex -1 w punkcie x0, e7 .
13
II kolokwium
Zestaw A
x - arc tg x
1. Korzystając z reguły de L Hospitala obliczyć granicę lim .
x0
x2
x
2. Wyznaczyć najmniejszą i największą wartość funkcji f(x) = na przedziale [0, 2].
x2 - x + 1
2Ą

x
3. Całkując przez części obliczyć całkę oznaczoną x cos dx.
2
0
4. Obliczyć objętość bryły powstałej z obrotu wokół osi Ox figury ograniczonej krzywą y = sin x i
2x
prostą y = (0 x Ą/2) .
Ą
Zestaw B
1
1. Wyznaczyć przedziały monotoniczności funkcji f(x) = + ln x.
x
2. Podać wymiary prostokątnej działki wytyczonej z obszaru w kształcie półkola o promieniu R
tak, aby miała ona największe pole.
"

x2 + x
3. Przez podstawienie x = t2 (t 0) obliczyć całkę " dx. Następnie wyznaczyć funkcję
x + 1
2
pierwotną F funkcji podcałkowej spełniającą warunek F (1) = .
3
4. Obliczyć całkę nieoznaczoną funkcji f(x) = sin4 x.
Zestaw C
x3
1. Wyznaczyć ekstrema lokalne funkcji g(x) = arc tg x - x - .
3
1 1 3
2. Oszacować dokładność wzoru przybliżonego " H" 1 - x + x2 dla |x| 0.1.
2 8
x + 1
"
3. Obliczyć pole obszaru D ograniczonego krzywymi y = x, y = 2 - x2 i prostą x = 0. Sporządzić
rysunek.
1
4. Obliczyć całkę nieoznaczoną funkcji f(x) = . Sprawdzić otrzymany wynik.
x3 + 4x
Zestaw D
ln x
"
1. Wyznaczyć przedziały wypukłości oraz punkty przegięcia wykresu funkcji f(x) = .
x
e3x + e-3x - 2
2. Korzystając z reguły de L Hospitala obliczyć granicę lim .
x0
x2
3. Obliczyć pole obszaru D ograniczonego krzywymi: y2 = x, x + y = 2. Sporządzić rysunek.

4. Całkując przez części obliczyć całkę nieoznaczoną x arc ctg x dx.
14
Egzamin podstawowy
Zestaw A
1. Obliczyć pole obszaru D ograniczonego przez krzywe: y = ln x, x = e2, y = -1. Sporządzić
rysunek.
"

x dx
2. Metodą podstawiania obliczyć całkę .
x + 1
"
n2 + 9 - n
3. Obliczyć granicę lim " .
n"
n2 + 4 - n

4. W przedziale [-3, 4] wyznaczyć wartość najmniejszą i największą funkcji f(x) = x 25 - x2.
5. Obliczyć granicę lim (1 - x)sin Ąx.
x1-
6. Dobrać parametry p, q tak, aby funkcja

ex+x dla x 0,
f(x) =
x2+px+q dla 0 < x
miała pochodną w punkcie x0 = 0. Narysować wykres otrzymanej funkcji.
Zestaw B
"
(x - 2) x - 3
1. Znalezć asymptoty wykresu funkcji f(x) = " .
x - 1

(4x + 6) dx
2. Obliczyć całkę .
x2 + 4x + 13

sin 5x5
3. Wyznaczyć granicę lim .
x0
sin (2x2) sin (3x3)
4. Obliczyć objętość bryły ograniczonej powierzchnią powstałą z obrotu wykresu funkcji f(x) =
sin x (0 x Ą) wokół osi Ox.
5. Znalezć przedziały monotoniczności funkcji f(x) = x3 ln x.
(3n + 2)(n + 1)!
6. Wyznaczyć granicę lim .
n"
n2 (n! + 4)
Zestaw C

1. Obliczyć całkę x2 sin x dx.
2. Znalezć ekstrema funkcji f(x) = (x - 3)ex.
3. Obliczyć pole obszaru ograniczonego przez krzywe: y = 3x2 - 6x, y = 6 + 3x - 3x2. Sporządzić
rysunek.
3x
4. Wyznaczyć równanie stycznej do wykresu funkcji f(x) = , która jest prostopadła do
1 + x2
prostej x + 2y - 3 = 0.

5. Obliczyć granicę ciągu xn = n2 + 5n + 2 - n2 + 3n + 1.
6. Korzystając z reguły de L Hospitala obliczyć granicę lim (- ln x)x.
x0+
15
Zestaw D
1. Obliczyć pole obszaru ograniczonego przez wykres funkcji y = sin x (0 x Ą) oraz prostą
y = 1/2. Sporządzić rysunek.
2. Wyznaczyć przedziały wypukłości i punkty przegięcia wykresu funkcji f(x) = (2 - x)e2x.

x2 dx
3. Obliczyć całkę .
x2 - 6x + 25
4. Pokazać, że równanie x + ln x - 2 = 0 ma tylko jedno rozwiązanie.

(2n + 1) 3n+1 + 2
5. Obliczyć granicę lim .
n"
6n + 5
"
x3 - 1
6. Wyznaczyć wszystkie asymptoty wykresu funkcji f(x) = " .
x - 1
Egzamin poprawkowy
Zestaw A

1. Obliczyć granicę ciągu an = n n - n2 - 1 .
x(x - 1)
2. Wyznaczyć dziedzinę naturalną, asymptoty i naszkicować wykres funkcji f(x) = .
x - 2

3. Wyznaczyć przedział, na którym funkcja f(x) = x2 + 2x - 1 e-x jest jednocześnie rosnąca i
wypukła.
4. Obliczyć pole obszaru ograniczonego osiami układu współrzędnych, wykresem paraboli y = x2+3
i styczną do niej w punkcie o odciętej x0 = 3. Sporządzić rysunek.
5. Ile materiału stracimy wycinając z blachy w kształcie półkola o promieniu R prostokąt o naj-
większym polu?

ln (2 arc tg x) dx
6. Podstawiając arc tg x = t, a następnie całkując przez części, obliczyć całkę .
1 + x2
Sprawdzić poprawność otrzymanego wyniku.
Zestaw B
x2 + x + 4
1. Obliczyć całkę z funkcji wymiernej . Sprawdzić otrzymany wynik.
x3 + 4x
2x2 + 2x + 1
2. Wyznaczyć asymptoty pionowe i ukośne wykresu funkcji f(x) = oraz starannie go
2x - 1
naszkicować.
"
3. Wyznaczyć przedział (jeżeli istnieje), na którym funkcja f(x) = x ln x jest jednocześnie rosnąca
i wypukła.
1

4. Obliczyć granicę ciągu xn = .
"
2n 22n + 1 - 2n
5. Obliczyć granicę lim tg 2x ln x.
x0+
6. Obliczyć pole obszaru ograniczonego wykresami funkcji: y = 0, y = ln x, y = ln(1 - x).
16
Zestaw C
x(x + 1)
1. Wyznaczyć dziedzinę naturalną, asymptoty i naszkicować wykres funkcji f(x) = .
x + 2

2. Obliczyć granicę ciągu an = n (n + 1) - n.

3. Wyznaczyć przedział, na którym funkcja f(x) = x2 - 6x + 2 ex jest jednocześnie malejąca i
wklęsła.
4. Narysować i obliczyć pole obszaru ograniczonego osią Ox, wykresem funkcji y = x3 i styczną do
niego w punkcie o odciętej x0 = 3.
5. Z kawałków blachy w kształcie koła o promieniu R wycinamy prostokątne podkładki. Wyznaczyć
ich wymiary tak, aby odpady były najmniejsze.

6. Podstawiając sin x = t, a następnie całkując przez części, obliczyć całkę sin x cos x arc tg sin x dx.
Sprawdzić poprawność otrzymanego wyniku.
Zestaw D
1. Obliczyć granicę lim x ln (tg x) .
x0+
3x2 + 4x - 5
2. Wyznaczyć asymptoty pionowe i ukośne wykresu funkcji g(x) = oraz starannie go
2 - 3x
naszkicować.

3. Obliczyć granicę ciągu yn = 3n 4n2 - 1 - 2n .
x3 1
4. Wyznaczyć przedział (jeżeli istnieje), na którym funkcja g(x) = + arc ctg jest jednocześnie
3 x
rosnąca i wklęsła.
5. Obliczyć pole obszaru ograniczonego krzywymi: y = ln x, y = ln2 x.
6x
6. Obliczyć całkę z funkcji wymiernej . Sprawdzić otrzymany wynik.
4 - 9x2
17

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Analiza Matematyczna 2 Zadania
Krysicki Włodarski Analiza matematyczna w zadaniach 1 popr
ANALIZA MATEMATYCZNA 1 zadania I
Analiza Matematyczna W Zadaniach Tom 1 Krysicki Wlodarski
Krysicki Włodarski Analiza matematyczna w zadaniach 2 popr
analiza matematyczna 2 ZADANIA
Ćwiczenia z analizy matematycznej zadania 8 szeregi liczbowe
Ćwiczenia z analizy matematycznej zadania 1 indukcja matematyczna
Analiza Matematyczna Zadania
analiza matematyczna 2 zadania
Ćwiczenia z analizy matematycznej zadania 4 rachunek różniczkowy
Ćwiczenia z analizy matematycznej zadania 6 funkcje wielu zmiennych

więcej podobnych podstron