background image

Analiza matematyczna 1

I Kolokwium

,

29.11.2006

Imię i nazwisko studenta:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer indeksu:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wydział Elektryczny, I rok
Wykładowca: dr hab. A. Jurlewicz
Prowadzący ćwiczenia:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A

1 2 3 4 Suma

Proszę ponumerować i podpisać wszystkie kartki pracy. Treści zadań proszę nie przepisywać.
Rozwiązanie zadania o numerze należy napisać na n-tej kartce pracy. Na rozwiązanie zadań prze-
znaczono 60 minut, za rozwiązanie każdego zadania można otrzymać od 0 do 5 punktów. Powodzenia !

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ZADANIA, zestaw A

1. Korzystając z twierdzenia o ciągu monotonicznym i ograniczonym uzasadnić

zbieżność ciągu

a

n

=

 

1

5

!  

1

5

2

!

. . .

 

1

5

n

!

.

2. Znaleźć pionowe asymptoty funkcji (x) =

sin



π

2

x



x

2

ln(1 + x)

.

3. Korzystając z reguł różniczkowania obliczyć pochodną f

0

(x) dla

(x) = (arctg x)

ln(2x

2

1)

x >

2/2.

4. Określić rodzaje nieciągłości funkcji

(x) =

x

3

− 8

|x

2

− 4|

dla |x| 6= 2,

0

dla 2,

1

dla = 2,

w punktach x

1

= 2 oraz x

2

2.

background image

Analiza matematyczna 1

I Kolokwium

,

29.11.2006

Imię i nazwisko studenta:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer indeksu:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wydział Elektryczny, I rok
Wykładowca: dr hab. A. Jurlewicz
Prowadzący ćwiczenia:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B

1 2 3 4 Suma

Proszę ponumerować i podpisać wszystkie kartki pracy. Treści zadań proszę nie przepisywać.
Rozwiązanie zadania o numerze należy napisać na n-tej kartce pracy. Na rozwiązanie zadań prze-
znaczono 60 minut, za rozwiązanie każdego zadania można otrzymać od 0 do 5 punktów. Powodzenia !

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ZADANIA, zestaw B

1. Korzystając z twierdzenia o trzech ciągach znaleźć granicę

lim

n→∞

n

v
u
u
t

2

n

+ 1

3

n

+ 5

n

.

2. Dobrać parametry ab ∈

R

tak, aby funkcja

(x) =

ln(e) dla x > 0,

b − 1

dla = 0,

e

−x

− 1

tgx

dla −π/< x < 0

była ciągła w punkcie x

0

= 0.

3. Korzystając z różniczki funkcji obliczyć przybliżoną wartość wyrażenia

arc sin(8 − (1.98)

3

).

4. Znaleźć pionowe i ukośne asymptoty funkcji (x) =

x − − 2

x − 9

.

background image

Analiza matematyczna 1

I Kolokwium

,

29.11.2006

Imię i nazwisko studenta:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer indeksu:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wydział Elektryczny, I rok
Wykładowca: dr hab. A. Jurlewicz
Prowadzący ćwiczenia:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C

1 2 3 4 Suma

Proszę ponumerować i podpisać wszystkie kartki pracy. Treści zadań proszę nie przepisywać.
Rozwiązanie zadania o numerze należy napisać na n-tej kartce pracy. Na rozwiązanie zadań prze-
znaczono 60 minut, za rozwiązanie każdego zadania można otrzymać od 0 do 5 punktów. Powodzenia !

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ZADANIA, zestaw C

1. Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic obliczyć granicę

lim

n→∞



2n −

4n

2

+ 2+ 1



.

2. Korzystając z definicji zbadać, czy istnieje pochodna funkcji

(x) =

sin x

3

x

− 1

gdy x 6= 0;

0,

gdy = 0,

w punkcie x

0

= 0.

3. Uzasadnić, że równanie

e

x

2

=

1

+ 1

+ 1

ma jednoznaczne rozwiązanie w przedziale (01).

4. Obliczając granice jednostronne zbadać, czy istnieje granica

lim

x→1

 

1

− e

(x−1)(x−2)

!

.

background image

Analiza matematyczna 1

I Kolokwium

,

29.11.2006

Imię i nazwisko studenta:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer indeksu:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wydział Elektryczny, I rok
Wykładowca: dr hab. A. Jurlewicz
Prowadzący ćwiczenia:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

D

1 2 3 4 Suma

Proszę ponumerować i podpisać wszystkie kartki pracy. Treści zadań proszę nie przepisywać.
Rozwiązanie zadania o numerze należy napisać na n-tej kartce pracy. Na rozwiązanie zadań prze-
znaczono 60 minut, za rozwiązanie każdego zadania można otrzymać od 0 do 5 punktów. Powodzenia !

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ZADANIA, zestaw D

1. Korzystając z twierdzenia o dwóch ciagach znaleźć granicę

lim

n→∞

(7 − 2 cos n)

n

.

2. Korzystając z granic podstawowych wyrażeń nieoznaczonych obliczyć granicę

lim

x→1

ln x

2(x − 1)

.

3. Uzasadnić, że równanie

3

x

=

3

+ 1

ma jednoznaczne rozwiązanie w przedziale [01].

4. Znaleźć parametry a, b, c ∈

R

, dla których funkcja

(x) =

ax +

x

2

2

dla x < −1;

bx

2

dla ¬ x ¬ 0;

sin x

dla x > 0,

ma pochodną na

R

.

background image

Analiza matematyczna 1

I Kolokwium

,

29.11.2006

Imię i nazwisko studenta:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer indeksu:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wydział Elektryczny, I rok
Wykładowca: dr hab. A. Jurlewicz
Prowadzący ćwiczenia:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E

1 2 3 4 Suma

Proszę ponumerować i podpisać wszystkie kartki pracy. Treści zadań proszę nie przepisywać.
Rozwiązanie zadania o numerze należy napisać na n-tej kartce pracy. Na rozwiązanie zadań prze-
znaczono 60 minut, za rozwiązanie każdego zadania można otrzymać od 0 do 5 punktów. Powodzenia !

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ZADANIA, zestaw E

1. Korzystając z definicji liczby oraz z twierdzenia o granicy podciągu obliczyć

granicę

lim

n→∞

 

+ 5

+ 3

!

2n+5

.

2. Korzystając z twierdzenia o pochodnej funkcji odwrotnej obliczyć (f

1

)

0

(6)

dla (x) = 2x

5

+ 4

x

.

3. Wyznaczyć zbiór punktów ciagłości funkcji

(x) =

x

2

− x + 1 dla x > 1,

1

dla = 1,

e

x−1

− 1

x

2

− 1

dla x < 1

4. Uzasadnić, że granica lim

x→0+

sin

1

x

nie istnieje.

background image

Analiza matematyczna 1

I Kolokwium

,

29.11.2006

Imię i nazwisko studenta:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer indeksu:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wydział Elektryczny, I rok
Wykładowca: dr hab. A. Jurlewicz
Prowadzący ćwiczenia:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

F

1 2 3 4 Suma

Proszę ponumerować i podpisać wszystkie kartki pracy. Treści zadań proszę nie przepisywać.
Rozwiązanie zadania o numerze należy napisać na n-tej kartce pracy. Na rozwiązanie zadań prze-
znaczono 60 minut, za rozwiązanie każdego zadania można otrzymać od 0 do 5 punktów. Powodzenia !

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ZADANIA, zestaw F

1. Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic obliczyć granicę

lim

n→∞

 

· 3

n

+ 1

3

n

!

n

v
u
u
t

4n

2

+

2

n

6

.

2. Napisać równanie stycznej do wykresu funkcji (x) = (2 + 3x

5

)e

sin

2

x

w punkcie (π, f (π)).

3. Określić rodzaj nieciągłości funkcji

(x) =

arc sin(2x)

x

dla x < 0,

0

dla = 0,

2

e

x

− 1

x

dla x > 0,

w punkcie x

0

= 0.

4. Korzystając z granic podstawowych wyrażeń nieoznaczonych obliczyć granicę

lim

x→∞

 

1 +

1

+ 2

!

x

2

+1

.

background image

A

1.

• a

n

­ 0 dla każdego , więc ciąg (a

n

) jest ograniczony z dołu.

a

n+1

a

n

=

 

1

5

n+1

!

¬ 1 dla każdego n, więc ciąg (a

n

) jest malejący.

Zatem z tw. o ciągu monotonicznym i ograniczonym (a

n

) jest zbieżny do granicy

właściwej.

2.

• D

f

x > −1, x 6= 0, więc (x) może mieć asymptoty pionowe tylko w x

0

= 0

i w x

0

1.

• lim

x→0

(x) = lim

x→0

 

π

2

·

1

x

2

!

·

sin(

π

2

x)

π

2

x

ln(+ 1)

x

=

π

2

·

1

0+

·

1

1

Zatem (x) ma asymptotę pionową = 0

lim

x→−1+

(x) = lim

x→−1+

sin(πx/2)

x

2

ln(+ 1)

=

sin(−π/2)

(1)

2

· (−∞)

=

1

−∞

= 0

Zatem (x) nie ma asymptoty pionowej w x

0

1

3.

• (x) = e

ln(2x

2

1) ln(arctgx)

• f

0

(x) = e

ln(2x

2

1) ln(arctgx)

 

1

2x

2

− 1

· 4x · ln(arctgx) + ln(2x

2

− 1) ·

1

arctgx

·

1

1 + x

2

!

4.

• lim

x→2+

(x) = lim

x→2+

x

3

− 8

x

2

− 4

= lim

x→2+

(x − 2)(x

2

+ 2+ 4)

(x − 2)(+ 2)

= lim

x→2+

x

2

+ 2+ 4

+ 2

=

=

12

4

= 3,

lim

x→2

(x) = lim

x→2

x

3

− 8

(x

2

− 4)

3

• lim

x→2+

(x6= lim

x→2

(x)

Zatem (x) ma w x

1

= 2 nieciagłość I rodzaju typu „skok”

• lim

x→−2

(x) = lim

x→−2

x

3

− 8

|x

2

− 4|

=

16

0+

−∞

Zatem (x) ma w x

2

2 nieciagłość II rodzaju

background image

B

1.

• b

n

=

n

v
u
u
t

2

n

+ 1

3

n

+ 5

n

• a

n

=

2

5

·

1

n

2

=

n

v
u
u
t

2

n

· 5

n

¬ b

n

¬

n

v
u
u
t

· 2

n

5

n

=

2

5

·

n

2 = c

n

• lim

n→∞

a

n

=

2

5

·

1

1

= 04, lim

n→∞

c

n

=

2

5

· 1 = 04

Zatem z tw. o 3 ciągach lim

n→∞

b

n

= 04.

2.

• (0) = b − 1

• lim

x→0+

(x) = lim

x→0+

ln(e) = ln a

• lim

x→0

(x) = lim

x→0

e

−x

− 1

tgx

= lim

x→0

(1) ·

e

−x

− 1

−x

 

tgx

x

!

·

1

1

1

(x) jest ciągła w x

0

= 0 ⇐⇒ f (0) = lim

x→0+

(x) = lim

x→0

(x⇐⇒ b−1 = 1

⇐⇒ a 1, b = 0

3.

• (x) = arc sin(8 − x

3

), x

0

= 2, ∆= 198 − 2 = 002

• (198) ≈ f (2) + f

0

(2)∆x

• f

0

(x) =

1

q

− (8 − x

3

)

2

(3x

2

)

• (2) = 0, f

0

(2) = 12

Odp. arc sin(8 − (198)

3

≈ 0 + (12)(002) = 024

4.

• D

f

x ­ 5, x 6= 9, zatem (x) może mieć tylko asymptotę pionową w x

0

= 9

oraz asymptotę ukośną w +

• lim

x→9

(x) = lim

x→9

x − − 2

x − 9

= lim

x→9

(

x − − 2)(

x − 5 + 2)

(x − 9)(

x − 5 + 2)

=

= lim

x→9

(x − 5) − 4

(x − 9)(

x − 5 + 2)

= lim

x→9

1

x − 5 + 2

=

1

4

Zatem (x) nie ma asymptoty pionowej w x

0

= 9

• lim

x→∞

(x) = lim

x→∞

x − − 2

x − 9

= lim

x→∞

q 1

x

5

x

2

2

x

9

x

=

0

1

= 0

Zatem prosta = 0 jest poziomą asymptotą funkcji (x) w +

background image

C

1. lim

n→∞



2n −

4n

2

+ 2+ 1



= lim

n→∞



2n −

4n

2

+ 2+ 1

 

2+

4n

2

+ 2+ 1



2+

4n

2

+ 2+ 1

=

= lim

n→∞

4n

2

− (4n

2

+ 2+ 1)

2+

4n

2

+ 2+ 1

= lim

n→∞

2n − 1

2+

4n

2

+ 2+ 1

= lim

n→∞

1

n

2 +

q

4 +

2

n

+

1

n

2

=

=

− 0

2 +

4 + 0 + 0

1

2

2. lim

x→0

(x− f (0)

x − 0

= lim

x→0

sin x

3

x

− 1

− 0

x

= lim

x→0

sin x

3

x

− 1

= lim

x→0

 

sin x

x

!

 

3

x

− 1

x

!

=

1

ln 3

Zatem istnieje pochodna właściwa f

0

(0) =

1

ln 3

3.

• (x) = e

x

2

1

+ 1

− 1 jest ciągła na [01] jako funkcja elementarna

• (x) jest rosnąca na [01], bo e

x

2

jest rosnąca, a

1

+ 1

malejąca

• (0) · f (1) = (1) · (e − 15) 0

Zatem z tw. Darboux o miejscach zerowych istnieje dokładnie jeden punkt

x

0

∈ (01) taki, że (x

0

) = 0, czyli równanie e

x

2

=

1

+ 1

+ 1 ma jednoznaczne

rozwiązanie w przedziale (01).

4.

• lim

x→1+

 

1

− e

(x−1)(x−2)

!

=

1

− e

(0+)·(1)

=

1

− e

0

=

1

0+

• lim

x→1

 

1

− e

(x−1)(x−2)

!

=

1

− e

(0)·(1)

=

1

− e

0+

=

1

0

−∞

• lim

x→1+

(x6= lim

x→1

(x)

Zatem badana granica nie istnieje

background image

D

1.

• a

n

= 5

n

= (7 − 2)

n

¬ (7 − 2 cos n)

n

b

n

• lim

n→∞

a

n

Zatem z tw. o 2 ciągach lim

n→∞

b

n

.

2. lim

x→1

ln x

2(x − 1)

=




y=x−1

x→1

y→0




=

1

2

lim

y→0

ln(+ 1)

y

=

1

2

· 1 =

1

2

3.

• (x) = 3

x

3

+ 1

jest ciągła na [01] jako funkcja elementarna

• (x) jest rosnąca na [01], bo 3

x

jest rosnąca, a

3

+ 1

malejąca

• (0) · f (1) = (2) · 10

Zatem z tw. Darboux o miejscach zerowych istnieje dokładnie jeden punkt

x

0

∈ (01) taki, że (x

0

) = 0, czyli równanie 3

x

=

3

+ 1

ma jednoznaczne

rozwiązanie w przedziale (01).

4. (x) musi być ciągła na

R

:

• (x) jest ciagła na (−∞, −1), na (10) i na (0, ∞) jako funkcja elementarna

• (x) jest ciągła w x

0

⇐⇒ f (1) =

lim

x→−1

(x) =

lim

x→−1+

(x⇐⇒

= lim

x→−1

(ax +

x

2

2

) = lim

x→−1+

bx

2

⇐⇒ b −a + 05 = b

• (x) jest ciągła w x

0

= 0 ⇐⇒ f (0) = lim

x→0

(x) = lim

x→0+

(x⇐⇒ 0 =

lim

x→0

bx

2

= lim

x→0+

sin x ⇐⇒ 0 = 0 = 0

Zatem (x) jest ciągła na

R

⇐⇒ b −a + 05

Po wstawieniu −a + 05 badamy istnienie pochodnej:

• f

0

(x) =

x

dla x < −1;

?

dla 1;

2(−a + 05)dla < x < 0;
?

dla = 0;

cos x

dla x > 0,

• dla 1 mamy f

0

(1) = + (1) = a − 1,

f

0

+

(1) = 2(−a + 05)(1) = 2a − 1 (ze wzoru wyżej albo z definicji)

Zatem f

0

(1) istnieje ⇐⇒ a − 1 = 2a − ⇐⇒ a = 0

• dla = 0 mamy f

0

(0) = 2(−a + 05) · 0 = 0, f

0

+

(0) = c · cos 0 = c

Zatem f

0

(0) istnieje ⇐⇒ 0 = c

Podsumowując, (x) ma pochodną na

R

⇐⇒ a = 0, b −a + 05 = 05, c = 0

background image

E

1. lim

n→∞

 

+ 5

+ 3

!

2n+5

= lim

n→∞



1 +

1

n+3

2

n+3

2



4

1 +

1

n+3

2

1

e

4

· 1

1

e

4

• (a

n

=

+ 3

2

0, a

n

→ ∞)

2.

• (1) = 6, x

0

= 1, y

0

= 6

• (x) jest ciągła i rosnąca na

R

(albo na otoczeniu x

0

= 1)

• f

0

(x) = 10x

4

+ 4

x

ln 4, f

0

(1) = 10 + 4 ln 4 6= 0

Zatem z tw. o pochodnej funkcji odwrotnej (f

1

)

0

(6) =

1

f

0

(1)

=

1

10 + 4 ln 4

3.

• D

f

x 61

• (x) jest ciągła na (−∞, −1), (11) i na (1, ∞) jako funkcja elementarna

• (1) = 1

lim

x→1+

(x) = lim

x→1+

(x

2

− x + 1) = 1

lim

x→1

(x) = lim

x→1

e

x−1

− 1

x

2

− 1

=




y=x−1

x→1

y→0




= lim

y→0

 

e

y

− 1

y

!  

1

+ 2

!

= 1 ·

1

2

(1) = lim

x→1+

(x) = 1 6=

1
2

= lim

x→1

(x), zatem (x) nie jest ciągła w x

0

= 1

Odp. Zbiór punktów ciągłości funkcji (x) to

R

\ {−11}

4.

• dla x

0

n

=

1

(2)

2

→ 0+ (bo x

0

n

0) mamy sin

1

q

x

0

n

= sin(2) = 0 → 0

• natomiast dla x

00

n

=

1

(

π

2

+ 2)

2

→ 0+ (bo x

00

n

0)

mamy sin

1

q

x

00

n

= sin(

π

2

+ 2) = 1 → 6= 0

Zatem badana granica nie istnieje.

background image

F

1. lim

n→∞

 

· 3

n

+ 1

3

n

!

s

4n

2

+

2

n

6

= lim

n→∞

 

2 +

1

3

n

!

s

4n

2

+

2

n

6

= (2+0)

·

∞ + 0 =

∞ · ∞ 

2.

• f

0

(x) = 15x

4

e

sin

2

x

+ (2 + 3x

5

)e

sin

2

x

(2 sin cos x)

• (π) = 2 + 3π

5

f

0

(π) = 15π

4

Styczna do wykresu funkcji (x) w punkcie (π, f (π)) ma postać
l

st

y − f (π) = f

0

(π)(x − π), czyli

Odp. l

st

y − (2 + 3π

5

) = 15π

4

(x − π)

3.

• (0) = 0

• lim

x→0+

(x) = lim

x→0+

2

e

x

− 1

x

= 2 · 1 = 2

• lim

x→0

(x) = lim

x→0

arc sin(2x)

x

= lim

x→0

2

arc sin(2x)

2x

= 2 · 1 = 2

lim

x→0+

(x) = lim

x→0

(x) = 2 6= 0 = (0),

zatem (x) ma w x

0

= 0 nieciagłość I rodzaju typu „luka”

4. lim

x→∞



1 +

1

x+2



x

2

+1

= lim

x→∞





1 +

1

x+2



x+2

x2+1

x+2

e

• Obl. pom. lim

x→∞

x

2

+1

x+2

= lim

x→∞

x+

1

x

1+

2

x

=

+0

1+0

lim

x→∞



1 +

1

x+2



x+2

=




y=x+2

x→∞

y→∞




= lim

y→∞



1 +

1
y



y

e