İçeriğe geç
Educora

1Sayılar ve işlemlerBaşlangıç

Doğal sayılar ve işlem önceliği

Derse git
aⁿ = a · a · … · a (n tane çarpan)
burada:
  • ataban
  • nüs — tabanın kaç kez çarpıldığını gösterir

Örneğin 2³ = 2 · 2 · 2 = 8 ve 5² = 5 · 5 = 25.

Bölünebilme kuralları, asal ve bileşik sayılar

Derse git
a = b · k
burada:
  • ab’nin katı
  • bbölen
  • kbir sayma sayısı, a ÷ b bölümü

a’nın b’ye bölünmesi, a’nın b · k biçiminde yazılabilmesi demektir. Bu yüzden b’nin katları b · 1, b · 2, b · 3, … sayılarıdır.

m | a, m | b ⇒ m | (a ± b)m | a ⇒ m | (a · b)
burada:
  • |“böler”: m | a, a’nın m’ye tam bölündüğünü gösterir
  • ⇒“o hâlde”
  • bikinci sayı; çarpım kuralında herhangi bir sayma sayısı

Terimlerden biri m’ye bölünüp diğeri bölünmüyorsa ne toplam ne de fark m’ye bölünür. Terimlerin hiçbiri bölünmüyorsa kural bir şey söylemez; kontrol etmek gerekir.

n = 10 · a + b
burada:
  • nincelenen sayı
  • aonlukların sayısı (son rakamı silinmiş n)
  • bson rakam

n sayısı ancak ve ancak son rakamı çiftse (0, 2, 4, 6, 8) 2’ye, son rakamı 0 ya da 5 ise 5’e, son rakamı 0 ise 10’a bölünür.

n = 100 · a + b
burada:
  • ayüzlüklerin sayısı (son iki rakamı silinmiş n)
  • bson iki basamağın oluşturduğu sayı

n sayısı ancak ve ancak son iki basamağının oluşturduğu sayı 4’e bölünüyorsa (00, 04, 08, 12, …, 96) 4’e, son iki basamağı 00, 25, 50 ya da 75 ise 25’e bölünür.

4527 = (4 · 999 + 5 · 99 + 2 · 9)+ (4 + 5 + 2 + 7)
burada:
  • 999, 99, 99’a (dolayısıyla 3’e de) bölünür; birinci parantez her zaman 9’a ve 3’e bölünür
  • 4 + 5 + 2 + 7rakamlar toplamı = 18

Bir sayı ancak ve ancak rakamları toplamı 3’e (9’a) bölünüyorsa 3’e (9’a) bölünür. Üstelik bir sayı ile rakamları toplamı 3’e ve 9’a bölündüğünde aynı kalanı verir. 4527’nin rakamları toplamı 18’dir, bu yüzden 4527 = 9 · 503.

p · p ≤ n
burada:
  • nincelenen sayı
  • pbölen olarak denediğimiz asal sayılar: 2, 3, 5, 7, 11, 13, …

p · p ≤ n koşulunu sağlayan asal sayıların hiçbiri n’yi bölmüyorsa n asaldır. 100’den küçük sayılar için 2, 3, 5 ve 7’yi denemek yeter, çünkü 11 · 11 = 121.

n = p₁ · p₂ · … · pₖ
burada:
  • n1’den büyük bir sayma sayısı
  • p₁, p₂, …, pₖasal sayılar; tekrar edebilirler, eşit çarpanlar üslü yazılır: 2 · 2 · 2 = 2³

Bir asal sayının ayrılışı tek bir çarpandan, kendisinden oluşur: 13 = 13. Her bileşik sayının ayrılışı ise çarpanların sırası dışında tektir.

En büyük ortak bölen ve en küçük ortak kat

Derse git
120 = 2³ · 3 · 5126 = 2 · 3² · 7EBOB(120, 126) = 2 · 3 = 6
burada:
  • 2, 3ortak asal çarpanlar, küçük üsleriyle: 2³ ile 2¹’den 2¹, 3¹ ile 3²’den 3¹
  • 5, 7yalnızca bir sayıda var; EBOB’a alınmaz

EBOB, ortak asal çarpanların her biri en küçük üssüyle alınarak bulunan çarpımıdır. Kontrol: 120 ÷ 6 = 20, 126 ÷ 6 = 21; 20 ile 21 de aralarında asaldır.

EBOB(a, b) = EBOB(a − b, b)
burada:
  • a, bsayma sayıları, a > b
  • a − bfark; büyük sayının yerine yazılır

Büyük sayının yerine farkı yaz ve tekrarla. İki sayı eşitlendiğinde elde edilen sayı EBOB’dur.

a = b · q + rEBOB(a, b) = EBOB(b, r)
burada:
  • qbölüm
  • rkalan, 0 ≤ r < b

(a, b) çiftini (b, r) çiftiyle değiştir. Kalan 0 olduğunda son bölen (sıfırdan farklı son kalan) EBOB’dur.

120 = 2³ · 3 · 5126 = 2 · 3² · 7EKOK(120, 126) = 2³ · 3² · 5 · 7 = 2520
burada:
  • 2³, 3²iki sayıda da bulunan çarpanlar, büyük üsleriyle
  • 5, 7yalnızca bir sayıda bulunan çarpanlar da alınır

EKOK, bütün asal çarpanların her biri en büyük üssüyle alınarak bulunan çarpımıdır. Kontrol: 2520 ÷ 120 = 21, 2520 ÷ 126 = 20.

EBOB(a, b) · EKOK(a, b) = a · b
burada:
  • a, bherhangi iki sayma sayısı
  • EKOKEKOK = a · b ÷ EBOB; en çok kullanılan biçim

Yalnızca iki sayı için doğrudur. Aralarında asal sayılarda EBOB = 1 olduğundan EKOK = a · b.

Kalanlı bölme, basamaklar ve son basamak problemleri

Derse git
a = b · q + r, 0 ≤ r < b
burada:
  • abölünen
  • bbölen
  • qbölüm
  • rkalan

Kalan her zaman bölenden küçüktür: 7’ye bölmede olası kalanlar 0, 1, …, 6’dır. En büyük kalan b − 1’dir.

kalan(a + c) = kalan(r₁ + r₂); kalan(a · c) = kalan(r₁ · r₂); kalan(aⁿ) = kalan(r₁ⁿ)
burada:
  • r₁, r₂a ve c’nin aynı b sayısına bölümünden kalanlar

Sayıları kalanlarıyla değiştir, hesapla, sonra sonucun kalanını yeniden al.

a̅b̅ = 10a + b; a̅b̅c̅ = 100a + 10b + c
burada:
  • ailk basamak, a ≠ 0
  • b, csonraki basamaklar, 0’dan 9’a kadar

Üstteki çizgi a ve b’nin çarpım değil, basamak olduğunu gösterir: a̅b̅ ≠ a · b. Örneğin 47 = 10 · 4 + 7.

a̅b̅ − b̅a̅ = 9(a − b); a̅b̅ + b̅a̅ = 11(a + b); a̅b̅c̅ − c̅b̅a̅ = 99(a − c)
burada:
  • b̅a̅basamakları yer değiştirmiş sayı

Basamaklar yer değiştirdiğinde fark 9’a (üç basamaklıda 99’a), toplam ise 11’e bölünür. Bu, cevabı kontrol etmeye ve seçenekleri daraltmaya yardım eder.

m = p · q, EBOB(p, q) = 1: a ⋮ m ⇔ a ⋮ p ve a ⋮ q
burada:
  • ⋮“kalansız bölünür”
  • p, qaralarında asal çarpanlar

Çarpanlar aralarında asal olmalıdır: 12’ye bölünebilme 2 ve 6 ile kontrol edilemez — 18 hem 2’ye hem 6’ya bölünür ama 12’ye bölünmez.

EBOB(a, b) · EKOK(a, b) = a · b; a² + b² = (a + b)² − 2ab
burada:
  • a, bdoğal sayılar

a ve b aralarında asalsa EBOB = 1 ve EKOK = ab olur.

Kesirler: anlamı, sadeleştirme ve karşılaştırma

Derse git
a/b = a ÷ ba/b = a ÷ b
burada:
  • apay — alınan eş parçaların sayısı (bölünen)
  • bpayda — bütünün kaç eş parçaya bölündüğü (bölen, b ≠ 0)

Kesir çizgisi bir bölme işaretidir: iki doğal sayının bölümü her zaman kesir olarak yazılabilir.

a/b = q tam r/b, a = b · q + ra/b = q tam r/b, a = b · q + r
burada:
  • qa ÷ b bölmesinin bölümü — tam kısım
  • rkalan (r < b) — kesir kısmının payı
  • bpayda değişmez

Bileşik kesri tam sayılı kesre çevirmek için payı paydaya kalanlı böleriz. Kalan 0 ise kesir bir doğal sayıya eşittir.

q tam r/b = (q · b + r)/bq tam r/b = (q · b + r)/b
burada:
  • qtam kısım
  • r/br/bkesir kısmı

Tam kısmı paydayla çarp, payı ekle, paydayı aynen yaz.

a/b = (a · k)/(b · k) = (a ÷ m)/(b ÷ m)a/b = (a · k)/(b · k) = (a ÷ m)/(b ÷ m)
burada:
  • kherhangi bir doğal sayı: kesir genişletilir
  • ma ile b’nin bir ortak böleni: kesir sadeleştirilir

Kesrin temel özelliği: pay ve payda aynı doğal sayıyla çarpılır ya da bölünürse kesrin değeri değişmez. Bu tür kesirlere denk kesirler denir.

K = EKOK(b, d), a/b = (a · m)/K, m = K ÷ bK = EKOK(b, d), a/b = (a · m)/K, m = K ÷ b
burada:
  • b, dkesirlerin paydaları
  • Ken küçük ortak payda
  • mgenişletme sayısı — K’nin paydaya bölümü

Her kesrin payını ve paydasını kendi genişletme sayısıyla çarparız; ikinci kesir için de aynısı: c/d = (c · (K ÷ d))/K.

Kesirlerle işlemler

Derse git
a/c ± b/c = (a ± b)/ca/c ± b/c = (a ± b)/c
burada:
  • a, bpaylar
  • cortak payda (değişmez)

Paydaları eşit kesirler toplanırken (çıkarılırken) paylar toplanır (çıkarılır), payda aynı kalır. Sonucu sadeleştirmeyi unutma.

a/b ± c/d = (a · m ± c · n)/K, K = EKOK(b, d), m = K ÷ b, n = K ÷ da/b ± c/d = (a · m ± c · n)/K, K = EKOK(b, d), m = K ÷ b, n = K ÷ d
burada:
  • Ken küçük ortak payda
  • m, nbirinci ve ikinci kesrin genişletme sayıları

Önce ortak paydaya getir, sonra payları topla ya da çıkar, en sonda sonucu sadeleştir.

q tam a/b = (q − 1) + (b + a)/bq tam a/b = (q − 1) + (b + a)/b
burada:
  • qtam kısım (q ≥ 1)
  • a/ba/bkesir kısmı

Bir bütünü ödünç almak: tam kısım 1 azalır, kesir kısmına b/b = 1 eklenir. Örneğin 5 tam 1/4 = 4 tam 5/4.

a/b · c/d = (a · c)/(b · d)a/b · c/d = (a · c)/(b · d)
burada:
  • a, cpaylar
  • b, dpaydalar

Pay payla, payda paydayla çarpılır. Doğal sayı n = n/1 olduğundan n · a/b = (n · a)/b.

a/b ÷ c/d = a/b · d/c = (a · d)/(b · c)a/b ÷ c/d = a/b · d/c = (a · d)/(b · c)
burada:
  • c/dc/dbölen (c ≠ 0)
  • d/cd/cbölenin çarpmaya göre tersi

Bir kesre bölmek, onun tersiyle çarpmak demektir. Bölünen değişmez, yalnızca bölen ters çevrilir.

A’nın m/n kadarı = A ÷ n · m = A · m/nA’nın m/n kadarı = A ÷ n · m = A · m/n
burada:
  • Abütün (bilinen sayı)
  • m/nm/nalınan kesir

Bir sayının kesir kadarını bulmak için sayıyı paydaya bölüp payla çarparız; bu, sayıyı kesirle çarpmak demektir.

x = B ÷ m/n = B ÷ m · nx = B ÷ m/n = B ÷ m · n
burada:
  • xaranan bütün
  • Bbütünün bilinen parçası
  • m/nm/nbu parçanın bütüne göre kesri

Kesri verilen sayıyı bulmak için bilinen parçayı kesre böleriz: paya bölüp paydayla çarparız.

Ondalık gösterimler

Derse git
k,d₁d₂d₃ = k + d₁/10 + d₂/100 + d₃/1000k,d₁d₂d₃ = k + d₁/10 + d₂/100 + d₃/1000
burada:
  • ktam kısım
  • d₁onda birler basamağındaki rakam
  • d₂yüzde birler basamağındaki rakam
  • d₃binde birler basamağındaki rakam

Ondalık gösterimin basamak değerlerine ayrılışı. Kural buradan çıkar: virgülden sonra kaç rakam varsa, kesrin paydasında 1’den sonra o kadar sıfır olur.

a · 0,1 = a ÷ 10 a · 0,01 = a ÷ 100 a ÷ 0,1 = a · 10 a ÷ 0,01 = a · 100
burada:
  • aherhangi bir sayı
  • 0,1; 0,01onda bir (1/10) ve yüzde bir (1/100)

10, 100, 1000 ile çarpınca virgül 1, 2, 3 basamak sağa, bölünce sola kayar. 0,1 ile çarpmak 10’a bölmek, 0,1’e bölmek ise 10 ile çarpmaktır.

a/10ᵐ · b/10ⁿ = (a · b)/10ᵐ⁺ⁿa/10ᵐ · b/10ⁿ = (a · b)/10ᵐ⁺ⁿ
burada:
  • a, bvirgülsüz yazılmış çarpanlar (doğal sayılar)
  • m, nher çarpanda virgülden sonraki basamak sayısı

Virgülleri yok sayarak çarp, sonra çarpımda sağdan m + n basamak ayır.

a ÷ b = (a · 10ⁿ) ÷ (b · 10ⁿ)
burada:
  • abölünen
  • bbölen (ondalık gösterim)
  • nbölende virgülden sonraki basamak sayısı

İki sayıda da virgülü n basamak sağa kaydır; bölen doğal sayı olur, sonra doğal sayıya böleriz.

a/b = a ÷ ba/b = a ÷ b
burada:
  • akesrin payı (bölünen)
  • bkesrin paydası (bölen), b ≠ 0

Her kesir, pay paydaya bölünerek ondalık gösterime çevrilebilir. Payda 10, 100 veya 1000 yapılabiliyorsa bu daha da hızlıdır: 3/5 = 6/10 = 0,6.

a/b sonlu bir ondalık gösterimdir ⇔ b = 2ᵏ · 5ᵐa/b sonlu bir ondalık gösterimdir ⇔ b = 2ᵏ · 5ᵐ
burada:
  • a/ba/bsadeleşmeyen kesir
  • k, m0, 1, 2, … sayıları

Önce kesri sadeleştir. Paydada 2 ve 5’ten başka bir asal çarpan (3, 7, 11, …) varsa ondalık gösterim devirli olur.

Yüzdeler

Derse git
%p = p/100%p = p/100
burada:
  • pyüzde miktarı

Yüzdeyi ondalık gösterime çevirmek için 100’e böl (virgül iki basamak sola kayar); bir sayıyı yüzdeyle yazmak için %100 ile çarp (virgül iki basamak sağa kayar).

b = a · p/100b = a · p/100
burada:
  • abütün (%100 kabul edilen miktar)
  • bparça — a’nın %p’si
  • pyüzde miktarı

Bir sayının yüzdesini bulmak: yüzdeyi ondalık gösterime çevir ve sayıyla çarp.

a = b ÷ (p/100) = b · 100/pa = b ÷ (p/100) = b · 100/p
burada:
  • aaranan bütün (%100)
  • bbilinen parça
  • pbu parçanın yüzdesi

Yüzdesi verilen sayıyı bulmak: parçayı, ondalık gösterimle yazılmış yüzdeye böl.

p = b/a · 100p = b/a · 100
burada:
  • pb’nin, a’nın yüzde kaçı olduğu
  • abütün
  • bparça

Bir sayının diğerinin yüzde kaçı olduğunu bulmak: parçayı bütüne böl ve 100 ile çarp.

a · (1 + p/100) a · (1 − p/100)a · (1 + p/100) a · (1 − p/100)
burada:
  • abaşlangıç miktarı (%100)
  • 1 + p/1001 + p/100artış çarpanı: %15 artış → · 1,15
  • 1 − p/1001 − p/100azalış çarpanı: %15 azalış → · 0,85

%p artırmak (1 + p/100) ile, %p azaltmak ise (1 − p/100) ile çarpmak demektir.

değişim (%) = fark / eski değer · 100değişim (%) = fark / eski değer · 100
burada:
  • farkyeni ve eski değerin farkı (büyükten küçük çıkarılır)
  • eski değerdeğişimden önceki değer — %100’dür

Yüzde değişim her zaman eski (başlangıç) değere göre ölçülür.

a · (1 ± p₁/100) · (1 ± p₂/100)a · (1 ± p₁/100) · (1 ± p₂/100)
burada:
  • p₁birinci değişimin yüzdesi
  • p₂ikinci değişimin yüzdesi (yeni miktardan)
  • ±artışta “+”, azalışta “−”

Art arda değişimlerde çarpanlar çarpılır; toplam değişim bu çarpımdan okunur.

S = P · (1 + n · p/100)S = P · (1 + n · p/100)
burada:
  • Sn yıl sonraki tutar
  • Panapara
  • pyıllık faiz oranı (yüzde olarak)
  • nyıl sayısı

Basit faiz: her yıl P · p/100 eklenir.

S = P · (1 + p/100)ⁿS = P · (1 + p/100)ⁿ
burada:
  • (1 + p/100)ⁿ(1 + p/100)ⁿartış çarpanı n kez uygulanır
  • S, P, p, nbasit faiz formülündeki gibi

Bileşik faiz: her biri %p olan n art arda artış.

c = m / M · 100c = m / M · 100
burada:
  • cderişim (yüzde olarak)
  • mmaddenin kütlesi
  • Mbütün karışımın kütlesi (madde + su)

Su eklenince M değişir, m değişmez; iki çözelti karıştırılınca hem m’ler hem de M’ler toplanır.

puan farkı = p₂ − p₁ göreli değişim = (p₂ − p₁)/p₁ · 100puan farkı = p₂ − p₁ göreli değişim = (p₂ − p₁)/p₁ · 100
burada:
  • p₁eski yüzde
  • p₂yeni yüzde

Yüzde puan iki yüzdenin farkıdır; göreli değişim bu farkı eski yüzdeyle karşılaştırır (azalışta p₁ − p₂ alınır).

Pozitif ve negatif sayılar, sayı doğrusu ve mutlak değer

Derse git
r = m/nr = m/n
burada:
  • rrasyonel sayı
  • mpay — herhangi bir tam sayı (pozitif, negatif ya da 0)
  • npayda — pozitif bir tam sayı (n ≠ 0)

Her doğal sayı bir tam sayıdır, her tam sayı da bir rasyonel sayıdır: N ⊂ Z ⊂ Q. Negatif bir kesrin işareti paya yazılabilir: −3/4 = (−3)/4.

−(−a) = a
burada:
  • aherhangi bir rasyonel sayı
  • −aa’nın ters işaretlisi (a negatifse pozitiftir)

Ters işaretlinin ters işaretlisi sayının kendisidir. Yan yana duran iki “−” birbirini götürür: −(−(−5)) = −5, çünkü üç işaretten ikisi birbirini götürür, biri kalır.

a ≥ 0 ise |a| = a; a < 0 ise |a| = −a
burada:
  • aherhangi bir rasyonel sayı
  • |a|a’nın mutlak değeri — a noktasının O’ya uzaklığı
  • −aa’nın ters işaretlisi; a < 0 iken pozitiftir

Pozitif bir sayının ve sıfırın mutlak değeri sayının kendisidir; negatif bir sayının mutlak değeri ise ters işaretlisidir. Bu yüzden |a| ≥ 0 ve |−a| = |a|: ters işaretli sayıların mutlak değerleri eşittir.

|x| = a (a > 0) ⇒ x = a veya x = −a
burada:
  • xaranan sayı
  • averilen uzaklık — pozitif bir sayı

O’ya a uzaklıkta iki nokta vardır: biri sağda, biri solda. |x| = 0 ise yalnızca x = 0’dır; |x| = −3 gibi bir denklemin ise çözümü yoktur, çünkü uzaklık negatif olamaz.

a < 0, b < 0 ve |a| > |b| ⇒ a < b
burada:
  • a, bkarşılaştırılan negatif sayılar
  • |a|, |b|O’ya uzaklıkları

İki negatif sayıdan mutlak değeri büyük olan daha küçüktür: sıfıra daha uzak, daha soldadır. −10 °C’lik ayaz −2 °C’den soğuktur; 50 manat borç, 5 manat borçtan kötüdür.

Rasyonel sayılarla işlemler

Derse git
(−a) + (−b) = −(a + b)
burada:
  • a, bpozitif sayılar — toplananların mutlak değerleri

Aynı işaretli sayıları toplamak için mutlak değerleri toplanır ve ortak işaret yazılır. Doğru üzerinde iki kez aynı yöne gideriz; iki borç birleşince daha büyük bir borç olur: (−3) + (−5) = −8.

a ≥ b ise a + (−b) = a − b; a < b ise a + (−b) = −(b − a) (a, b > 0)
burada:
  • apozitif toplanan
  • −bnegatif toplanan; b onun mutlak değeridir

Farklı işaretli sayıları toplamak için büyük mutlak değerden küçüğü çıkarılır ve sonuca mutlak değeri büyük olan toplananın işareti yazılır. Ters işaretli sayıların toplamı sıfırdır: a + (−a) = 0.

a − b = a + (−b)
burada:
  • aeksilen
  • bçıkan
  • −bçıkanın ters işaretlisi

Çıkarma her zaman toplamaya çevrilebilir: eksilen değişmez, “−” işareti “+” olur, çıkan ise ters işaretlisiyle değiştirilir. Özellikle: a − (−b) = a + b.

AB = |a − b|
burada:
  • A(a), B(b)sayı doğrusunda iki nokta
  • ABaralarındaki uzaklık

İki nokta arasındaki uzaklık, koordinatlarının farkının mutlak değeridir. Büyük koordinattan küçüğünü çıkarırsan mutlak değere gerek kalmaz: sonuç zaten pozitiftir.

(−a) · (−b) = a · b; (−a) · b = a · (−b) = −(a · b)
burada:
  • a, bçarpanların mutlak değerleri (a, b ≥ 0)

Aynı işaretli iki sayının çarpımı pozitif, farklı işaretli iki sayının çarpımı negatiftir. Çarpımın mutlak değeri, çarpanların mutlak değerlerinin çarpımına eşittir. Çarpanlardan biri 0 ise çarpım 0’dır.

(−a) ÷ (−b) = a ÷ b; (−a) ÷ b = a ÷ (−b) = −(a ÷ b), b ≠ 0
burada:
  • abölünenin mutlak değeri
  • bbölenin mutlak değeri (sıfır olamaz)

Aynı işaretli sayıların bölümü pozitif, farklı işaretli sayıların bölümü negatiftir. 0, sıfırdan farklı herhangi bir sayıya bölünürse 0 elde edilir.

n çift ise (−a)ⁿ = aⁿ; n tek ise (−a)ⁿ = −aⁿ; −aⁿ = −(aⁿ)
burada:
  • atabanın mutlak değeri
  • nüs — bir pozitif tam sayı

Negatif bir sayının çift kuvveti pozitif, tek kuvveti negatiftir. −aⁿ yazımında ise önce kuvvet hesaplanır, sonra ters işaretlisi alınır: kuvvet, önündeki “−” işaretinden önce yapılır.

a + b = b + a; (a + b) + c = a + (b + c); a · b = b · a; (a · b) · c = a · (b · c); a · (b + c) = a · b + a · c
burada:
  • a, b, cherhangi rasyonel sayılar

Değişme, birleşme ve dağılma özellikleri negatif sayılar, kesirler ve ondalık gösterimler için de geçerlidir. Çıkarma ve bölmede değişme özelliği yoktur.

Kümeler ve kümelerle işlemler

Derse git
N = 2ⁿ
burada:
  • Nalt küme sayısı (∅ ve kümenin kendisi dahil)
  • nkümenin eleman sayısı

Boş olmayan alt küme sayısı 2ⁿ − 1, kümenin kendisinden farklı alt küme (öz alt küme) sayısı da 2ⁿ − 1, belirli bir elemanı içeren alt küme sayısı ise 2ⁿ⁻¹’dir. k elemanlı alt küme sayısı Cₙᵏ’dir (bkz. “Permütasyon ve kombinasyon” dersi).

A ∪ B = {x | x ∈ A veya x ∈ B}; A ∩ B = {x | x ∈ A ve x ∈ B}; A \ B = {x | x ∈ A ve x ∉ B}
burada:
  • ∪birleşim: “veya”
  • ∩kesişim: “ve”
  • \fark: “A’da var, B’de yok”

A \ B ile B \ A farklı kümelerdir; birleşim ve kesişim ise değişme özelliğine sahiptir.

A ⊂ B ⇒ A ∪ B = B, A ∩ B = A, A \ B = ∅; A ∩ (B ∪ C) = (A ∩ B) ∪ (A ∩ C); A ∪ (B ∩ C) = (A ∪ B) ∩ (A ∪ C)
burada:
  • A, B, Cherhangi kümeler

Alt küme özellikleri ve dağılma kuralları: kesişim birleşim üzerine, birleşim de kesişim üzerine dağılır.

n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B)
burada:
  • n(A)A kümesinin eleman sayısı
  • n(A ∩ B)ortak eleman sayısı

n(A) + n(B) toplamında ortak elemanlar iki kez sayılmıştır, bu yüzden bir kez çıkarılır. Buradan: n(A \ B) = n(A) − n(A ∩ B).

n(A ∪ B ∪ C) = n(A) + n(B) + n(C) − n(A ∩ B) − n(A ∩ C) − n(B ∩ C) + n(A ∩ B ∩ C)
burada:
  • n(A ∩ B ∩ C)üç kümenin hepsinde bulunan eleman sayısı

Üç küme için: tek tek toplarız, ikili kesişimleri çıkarırız, üçlü kesişimi geri ekleriz (üç kez eklenip üç kez çıkarılmıştır).

2Cebirin temelleriOrta

Cebirsel ifadeler, tek terimliler ve polinomlar

Derse git
a(b + c) = ab + aca(b − c) = ab − ac
burada:
  • aparantezin önündeki çarpan (sayı, değişken ya da ifade)
  • b, cparantezin içindeki terimler

Çarpmanın dağılma özelliği: parantezin önündeki çarpan parantezin içindeki her terimle çarpılır. Soldan sağa okununca parantez açılır, sağdan sola okununca ortak çarpan parantez dışına alınır: 5x − 2x = (5 − 2)x = 3x.

+(a − b + c) = a − b + c−(a − b + c) = −a + b − c
burada:
  • a, b, cparantezin içindeki herhangi terimler

Parantezin önünde “+” varsa içerideki terimlerin işaretleri korunur. “−” varsa bütün terimlerin işaretleri değişir, çünkü “−” işareti −1 ile çarpmak demektir: −(x − 7) = (−1) · x + (−1) · (−7) = −x + 7.

aᵐ · aⁿ = aᵐ⁺ⁿ(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ(ab)ⁿ = aⁿbⁿ
burada:
  • a, bsayılar ya da değişkenler (tabanlar)
  • m, ndoğal sayılar (üsler)

Tabanları aynı olan kuvvetler çarpılırken üsler toplanır: x² · x³ = (x · x) · (x · x · x) = x⁵. Bir kuvvetin kuvveti alınırken üsler çarpılır: (x²)³ = x² · x² · x² = x⁶. Bir çarpımın kuvveti alınırken her çarpanın kuvveti alınır: (2x)³ = 2³x³ = 8x³. Bu kurallar “Tam sayı üslü ifadeler” dersinde ayrıntılı olarak işlenir.

(a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd
burada:
  • a, bbirinci polinomun terimleri
  • c, dikinci polinomun terimleri

Birinci polinomun her terimi ikinci polinomun her terimiyle çarpılır, sonra benzer terimler toplanır. Nedeni dağılma özelliğinin iki kez uygulanmasıdır: (a + b)(c + d) = a(c + d) + b(c + d). Terim sayısı fazla olsa da kural aynıdır: 2 terim · 3 terim = 6 çarpım.

Temel özdeşlikler

Derse git
(a + b)² = a² + 2ab + b²(a − b)² = a² − 2ab + b²
burada:
  • abirinci terim (sayı, değişken ya da tek terimli)
  • bikinci terim
  • 2abbirinci ile ikincinin çarpımının iki katı

Sözle: birincinin karesi, artı (farkta: eksi) birinci ile ikincinin çarpımının iki katı, artı ikincinin karesi. Farkın karesi toplamın karesinden elde edilir, çünkü a − b = a + (−b): yalnızca ortadaki terimin işareti değişir, kareler ise her zaman “+” işaretlidir.

(a − b)(a + b) = a² − b²
burada:
  • a − biki ifadenin farkı
  • a + baynı ifadelerin toplamı
  • a² − b²karelerinin farkı

İki ifadenin farkı ile toplamının çarpımı, karelerinin farkına eşittir. Soldan sağa: çarpım tek adımda açılır. Sağdan sola: iki kare farkı çarpım olarak yazılır; bu, zihinden işlemde ve çarpanlara ayırmada işe yarar.

(a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³(a − b)³ = a³ − 3a²b + 3ab² − b³
burada:
  • 3a²bbirincinin karesi ile ikincinin çarpımının üç katı
  • 3ab²birinci ile ikincinin karesinin çarpımının üç katı

Katsayılar 1, 3, 3, 1’dir; a’nın üssü 3’ten 0’a azalır, b’nin üssü 0’dan 3’e artar. Farkın küpünde işaretler sırayla değişir: +, −, +, −. Her terimin derecesi 3’tür.

a³ + b³ = (a + b)(a² − ab + b²)a³ − b³ = (a − b)(a² + ab + b²)
burada:
  • a² − ab + b²farkın “eksik karesi” (ortada 2ab değil, ab vardır)
  • a² + ab + b²toplamın “eksik karesi”

Kontrol: (a + b)(a² − ab + b²) = a³ − a²b + ab² + a²b − ab² + b³ = a³ + b³; ortadaki dört terim ikişer ikişer birbirini götürür. Aynı şekilde (a − b)(a² + ab + b²) = a³ − b³.

x² + px = (x + p/2)² − (p/2)²x² + px = (x + p/2)² − (p/2)²
burada:
  • px’in katsayısı
  • p/2p/2onun yarısı; paranteze bu sayı yazılır
  • (p/2)²(p/2)²tam kare için eklenen ve hemen çıkarılan sayı

x’in katsayısını ikiye böl, x ile birlikte paranteze yaz ve kare alınca ortaya çıkan “fazla” (p/2)² sayısını çıkar. “İkinci dereceden denklemler” dersinde bu denklemler bu yöntemle çözülür.

Polinomları çarpanlarına ayırma

Derse git
ab + ac − ad = a(b + c − d)
burada:
  • abütün terimlerin ortak çarpanı (bir sayı, bir tek terimli ya da bir parantez)
  • b, c, dher terimin ortak çarpana bölümü

Sağdan sola okunan dağılma özelliği. Parantezde ilk polinomdaki kadar terim kalmalıdır; terim sayılarını karşılaştırmak hızlı bir kontroldür.

ax + ay + bx + by = a(x + y) + b(x + y) = (x + y)(a + b)
burada:
  • a, bbirinci ve ikinci gruptan dışarı alınan çarpanlar
  • x + yiki grupta da aynı çıkan parantez, yani yeni ortak çarpan

Ortak çarpan iki kez dışarı alınır: önce her gruptan, sonra ifadenin tamamından. Parantezler aynı çıkmazsa terimleri başka türlü grupla ya da gruplardan birinden negatif bir çarpan al.

a² − b² = (a − b)(a + b)a² + 2ab + b² = (a + b)²a² − 2ab + b² = (a − b)²a³ + b³ = (a + b)(a² − ab + b²)a³ − b³ = (a − b)(a² + ab + b²)
burada:
  • a, btam kare ya da tam küp olan terimlerin tabanları: 25x² = (5x)², 8a³ = (2a)³
  • 2abortadaki terim, tam karenin işareti: tabanların çarpımının iki katı

İki terim: iki kare farkı ya da iki küp toplamı (farkı); üç terim: tam kare olabilir. İki kare toplamı a² + b² (gerçek katsayılarla) çarpanlarına ayrılamaz.

x² + px + q = (x + m)(x + n), m + n = p, m · n = q
burada:
  • px’in katsayısı
  • qsabit terim
  • m, ntoplamı p, çarpımı q olan iki sayı

Aramaya çarpımdan başla: q’yu iki çarpanın çarpımı olarak bütün yollarla yaz ve toplamı p olan çifti seç.

a · b = 0 ⇔ a = 0 veya b = 0
burada:
  • a, bsayılar ya da değişkenli ifadeler (çarpanlar)
  • ⇔iki yönde de doğrudur: “ancak ve ancak”

Denklemin bir tarafı çarpım, diğer tarafı sıfır olmalıdır. x(x − 5) = 6 yazılışından bir sonuç çıkmaz.

Rasyonel ifadeler (cebirsel kesirler)

Derse git
P/Q tanımlı ⇔ Q ≠ 0; P/Q = 0 ⇔ P = 0 ve Q ≠ 0P/Q tanımlı ⇔ Q ≠ 0; P/Q = 0 ⇔ P = 0 ve Q ≠ 0
burada:
  • Ppay (bir polinom)
  • Qpayda (bir polinom)

Bir kesir yalnızca payı sıfır olduğunda sıfıra eşittir; ama o değerde payda sıfır olmamalıdır.

P/Q = (P · M)/(Q · M) (M ≠ 0)P/Q = (P · M)/(Q · M) (M ≠ 0)
burada:
  • P, Qkesrin payı ve paydası
  • Mpayın ve paydanın ortak çarpanı (sayı, tek terimli ya da polinom), sıfırdan farklı

Kesrin temel özelliği. Sağdan sola okunursa sadeleştirme, soldan sağa okunursa bir çarpanla genişletme.

P/Q ± R/Q = (P ± R)/Q P/Q ± R/S = (P · S ± R · Q)/(Q · S)P/Q ± R/Q = (P ± R)/Q P/Q ± R/S = (P · S ± R · Q)/(Q · S)
burada:
  • Q, Skesirlerin paydaları
  • P, Rkesirlerin payları

Paydalar eşitse paylar toplanır (çıkarılır). Farklıysa kesirler önce ortak paydaya getirilir. Q · S her zaman ortak paydadır ama en kullanışlısı en küçük ortak paydadır; hesap kısalır.

P/Q · R/S = (P · R)/(Q · S) P/Q : R/S = P/Q · S/R = (P · S)/(Q · R)P/Q · R/S = (P · R)/(Q · S) P/Q : R/S = P/Q · S/R = (P · S)/(Q · R)
burada:
  • R/SR/Sikinci kesir; bölmede ters çevrilir: S/R
  • Q, S, Rsıfırdan farklı olmalıdır (R yalnızca bölmede)

Pay payla, payda paydayla çarpılır; bölmek, ters kesirle çarpmaktır. Ama çarpmadan önce her şeyi çarpanlarına ayır ve çapraz sadeleştir; parantezleri açmaya gerek yok.

Birinci dereceden denklemler

Derse git
ax + b = 0 ⇒ x = −b/a (a ≠ 0)ax + b = 0 ⇒ x = −b/a (a ≠ 0)
burada:
  • xbilinmeyen
  • ax'in katsayısı
  • bsabit terim

Böyle bir denkleme birinci dereceden denklem denir: bilinmeyen yalnızca birinci kuvvetten bulunur.

Doğrusal denklem sistemleri

Derse git
{ x + y = 7{ x − y = 1

Sistem küme parantezi ile yazılır. Bu sistemin çözümü (4, 3) ikilisidir: 4 + 3 = 7 ve 4 − 3 = 1. (5, 2) ise çözüm değildir: birinci denklemi sağlar ama ikinciyi sağlamaz.

Denklem ve denklem sistemi kurarak problem çözme

Derse git
s = v · t
burada:
  • syol (km, m)
  • vhız (km/h, m/s)
  • tzaman (saat, s)

Birimler uyumlu olmalıdır: 1 m/s = 3,6 km/h, 20 dk = 1/3 saat.

1/t = 1/t₁ + 1/t₂1/t = 1/t₁ + 1/t₂
burada:
  • t₁, t₂her birinin işi tek başına yapma süresi
  • tbirlikte yapma süresi

Boşaltan musluk için işaret eksidir: 1/t = 1/t₁ − 1/t₂. Birlikte süre her zaman en hızlı işçinin süresinden azdır.

c = m/M · 100%c = m/M · 100%
burada:
  • cderişim (maddenin yüzdesi)
  • msaf maddenin kütlesi
  • Mbütün karışımın kütlesi

Yüzde yerine oran da verilebilir: 3 : 2 oranı 3/5 = %60 ve 2/5 = %40 demektir.

c₁ · M₁ + c₂ · M₂ = c · (M₁ + M₂)
burada:
  • c₁, c₂karıştırılan kısımların derişimi (ondalık olarak)
  • M₁, M₂kütleleri

Temel fikir: saf madde miktarı karıştırmadan önce ve sonra aynıdır. Su eklemek c₂ = 0, saf madde eklemek c₂ = 1 (%100) demektir.

Doğrusal fonksiyon ve grafiği

Derse git
y = kx + b
burada:
  • keğim: x 1 arttığında y'nin ne kadar değiştiğini gösterir
  • bgrafiğin y eksenini kestiği nokta: (0, b)

Doğrusal fonksiyonun grafiği bir doğrudur; çizmek için iki nokta yeterlidir. Türkiye'deki ders kitaplarında doğru denklemi çoğunlukla y = mx + n biçiminde yazılır.

3GeometriOrta

Açılar. Paralel doğrular

Derse git
∠AOB = ∠AOC + ∠COB; OC açıortay ⇒ ∠AOC = ∠COB = ∠AOB / 2∠AOB = ∠AOC + ∠COB; OC açıortay ⇒ ∠AOC = ∠COB = ∠AOB / 2
burada:
  • ∠AOBaçının tamamı
  • OCaçının içinden geçen ışın; açıortay açıyı iki eş parçaya böler

Açının içinden geçen bir ışın açıyı, toplamı açının tamamına eşit olan iki açıya ayırır. Açıortay ise açıyı tam ortadan böler.

α + β = 180°
burada:
  • α, βkomşu bütünler açılar

Komşu bütünler açıların toplamı 180°’dir, çünkü birlikte bir doğru açıyı tamamen doldururlar. Bu yüzden dar açının komşu bütünleri geniş açıdır, dik açınınki ise yine dik açıdır.

∠1 = ∠3, ∠2 = ∠4
burada:
  • ∠1 ve ∠3; ∠2 ve ∠4iki çift ters açı

Ters açılar eşittir.

a ∥ b ⇒ ∠1 = ∠5, ∠3 = ∠5, ∠3 + ∠6 = 180°
burada:
  • ∠1, ∠5yöndeş açılar (eşit)
  • ∠3, ∠5iç ters açılar (eşit)
  • ∠3, ∠6karşı durumlu açılar (toplamı 180°)

Paralel doğruların bir kesenle oluşturduğu açıların özellikleri: yöndeş açılar eşittir, iç ters açılar eşittir, karşı durumlu açıların toplamı 180°’dir. Diğer çiftler için de aynısı geçerlidir.

∠1 = ∠5 veya ∠3 = ∠5 veya ∠3 + ∠6 = 180° ⇒ a ∥ b
burada:
  • a, biki doğru
  • ∠1, ∠3, ∠5, ∠6c keseniyle oluşan açılar (numaralar şekildeki gibi)

Paralellik koşulları: yöndeş açılar eşitse ya da iç ters açılar eşitse ya da karşı durumlu açıların toplamı 180° ise doğrular paraleldir. Üç koşuldan birinin sağlanması yeter.

θ = |30° · h − 5,5° · m|
burada:
  • hsaat (0’dan 11’e kadar; 12:00’den sonraki zamanlar için h = 0)
  • mdakika (0–59)
  • θakrep ile yelkovan arasındaki açı; 180°’den büyük çıkarsa 360° − θ alınır

Formül nereden geliyor: (30h + 0,5m) − 6m = 30h − 5,5m. Yelkovan her dakika akrebe göre 6° − 0,5° = 5,5° öne geçer.

Üçgenler

Derse git
∠A + ∠B + ∠C = 180°
burada:
  • ∠A, ∠B, ∠Cüçgenin iç açıları

Üçgenin iç açıları toplamı teoremi: her üçgenin iç açılarının toplamı 180°’dir.

∠BCD = ∠A + ∠B
burada:
  • ∠BCDC köşesindeki dış açı (D noktası AC’nin C’den öteye uzantısında)
  • ∠A, ∠Bona komşu olmayan iki iç açı

Dış açı teoremi: bir üçgenin dış açısı, kendisine komşu olmayan iki iç açının toplamına eşittir. İspat: ∠BCD = 180° − ∠C; ∠A + ∠B de 180° − ∠C’ye eşittir. Sonuç: dış açı, kendisine komşu olmayan her iç açıdan büyüktür.

β + 2α = 180° ⇒ α = (180° − β) / 2, β = 180° − 2αβ + 2α = 180° ⇒ α = (180° − β) / 2, β = 180° − 2α
burada:
  • βtepe açısı (yan kenarlar arasındaki açı)
  • αtaban açısı (ikisinin her biri)

İkizkenar üçgen için iç açılar toplamı: tepe açısı ile iki eşit taban açısı birlikte 180° eder. Buradan taban açıları her zaman dardır: α < 90°.

a < b + c, b < a + c, c < a + b
burada:
  • a, b, cüçgenin kenarları

Üçgen eşitsizliği: üçgenin her kenarı diğer iki kenarın toplamından küçüktür. Buradan başka bir biçim çıkar: her kenar diğer ikisinin farkından büyüktür, |b − c| < a < b + c.

a > b ⇔ ∠A > ∠B
burada:
  • a, büçgenin iki kenarı (a = BC, b = AC)
  • ∠A, ∠Bbu kenarların karşısındaki açılar

Bir üçgende büyük kenarın karşısında büyük açı, büyük açının karşısında büyük kenar bulunur; eşit kenarların karşısında eşit açılar bulunur.

∠AOB = 90° + ∠C / 2∠AOB = 90° + ∠C / 2
burada:
  • OA ve B açılarının açıortaylarının kesişme noktası
  • ∠Cüçgenin üçüncü açısı

İki açıortay arasındaki açı. İspat: AOB üçgeninde ∠OAB + ∠OBA = (∠A + ∠B) / 2 = (180° − ∠C) / 2 = 90° − ∠C / 2; bu yüzden ∠AOB = 180° − (90° − ∠C / 2) = 90° + ∠C / 2.

Üçgenlerde eşlik

Derse git
AB = A₁B₁, AC = A₁C₁, ∠A = ∠A₁ ⇒ △ABC ≅ △A₁B₁C₁
burada:
  • AB, ACbirinci üçgenin iki kenarı
  • ∠Abu iki kenar arasındaki açı
  • A₁B₁, A₁C₁, ∠A₁ikinci üçgenin karşılık gelen elemanları

Kenar–Açı–Kenar (KAK) kuralı: bir üçgenin iki kenarı ve bu kenarlar arasındaki açı, başka bir üçgenin iki kenarına ve aralarındaki açıya eşitse bu üçgenler eştir.

AB = A₁B₁, ∠A = ∠A₁, ∠B = ∠B₁ ⇒ △ABC ≅ △A₁B₁C₁
burada:
  • ABbirinci üçgenin bir kenarı
  • ∠A, ∠Bbu kenara komşu iki açı (kenarın uçlarındaki açılar)
  • A₁B₁, ∠A₁, ∠B₁ikinci üçgenin karşılık gelen elemanları

Açı–Kenar–Açı (AKA) kuralı: bir üçgenin bir kenarı ve bu kenara komşu iki açısı, başka bir üçgenin bir kenarına ve ona komşu iki açısına eşitse bu üçgenler eştir.

AB = A₁B₁, BC = B₁C₁, CA = C₁A₁ ⇒ △ABC ≅ △A₁B₁C₁
burada:
  • AB, BC, CAbirinci üçgenin üç kenarı
  • A₁B₁, B₁C₁, C₁A₁ikinci üçgenin karşılık gelen kenarları

Kenar–Kenar–Kenar (KKK) kuralı: bir üçgenin üç kenarı başka bir üçgenin üç kenarına eşitse bu üçgenler eştir.

∠C = ∠C₁ = 90°, AB = A₁B₁, BC = B₁C₁ ⇒ △ABC ≅ △A₁B₁C₁
burada:
  • ∠C, ∠C₁dik açılar
  • AB, A₁B₁hipotenüsler
  • BC, B₁C₁dik kenarlar

Hipotenüs–dik kenar kuralı: bir dik üçgenin hipotenüsü ve bir dik kenarı başka bir dik üçgenin hipotenüsüne ve bir dik kenarına eşitse bu üçgenler eştir. “İki kenar ve aralarında olmayan açı” durumu yalnızca burada işe yarar, çünkü açı diktir.

∠C = 90°, ∠A = 30° ⇒ BC = AB / 2∠C = 90°, ∠A = 30° ⇒ BC = AB / 2
burada:
  • BC30°’lik açının karşısındaki dik kenar
  • ABhipotenüs

30°’lik açının karşısındaki dik kenar hipotenüsün yarısıdır. Tersine, bir dik kenar hipotenüsün yarısıysa karşısındaki açı 30°’dir.

AB = BC ⇔ ∠A = ∠C
burada:
  • AB, BCikizkenar üçgenin eş kenarları
  • ACtaban
  • ∠A, ∠Ctaban açıları

İkizkenar üçgenin taban açıları eşittir; tersine, bir üçgenin iki açısı eşitse üçgen ikizkenardır.

AB = BC: BD açıortay ⇔ BD kenarortay ⇔ BD yükseklik
burada:
  • BDB tepesinden AC tabanına çizilen doğru parçası

İkizkenar üçgende tepeden tabana çizilen açıortay aynı zamanda kenarortay ve yüksekliktir; tepeden çizilen kenarortay ve yükseklik de aynı doğru parçasıdır.

M, AB’nin orta dikmesi üzerindedir ⇔ MA = MB
burada:
  • Mdüzlemin herhangi bir noktası
  • MA, MBM’den doğru parçasının uçlarına olan uzaklıklar

Orta dikmenin her noktası doğru parçasının uçlarına eşit uzaklıktadır; tersine, uçlara eşit uzaklıktaki her nokta orta dikme üzerindedir.

Dörtgenler: paralelkenar, dikdörtgen, eşkenar dörtgen, kare ve yamuk

Derse git
S = (n − 2) · 180° α = (n − 2) · 180° / nS = (n − 2) · 180° α = (n − 2) · 180° / n
burada:
  • nçokgenin kenar (köşe) sayısı
  • Siç açıların toplamı
  • αdüzgün çokgenin bir açısı

Dışbükey bir n-genin iç açıları toplamı. Bütün kenarları ve bütün açıları eşit olan düzgün çokgenin bir açısını bulmak için toplamı n’ye böleriz.

AB = CD, BC = AD; ∠A = ∠C, ∠B = ∠D; ∠A + ∠B = 180°; AO = OC, BO = OD
burada:
  • AB = CD, BC = ADkarşılıklı kenarlar eşittir
  • ∠A = ∠C, ∠B = ∠Dkarşılıklı açılar eşittir
  • ∠A + ∠B = 180°bir kenara komşu iki açının toplamı 180°’dir
  • Oköşegenlerin kesim noktası: her köşegen bu noktada iki eş parçaya ayrılır

Paralelkenarın özellikleri: karşılıklı kenarlar ve karşılıklı açılar eşittir, ardışık açıların toplamı 180°’dir, köşegenler birbirini ortalar.

1) AB ∥ CD ve AB = CD; 2) AB = CD ve BC = AD; 3) AO = OC ve BO = OD ⇒ ABCD paralelkenardır
burada:
  • ABCDbir dörtgen
  • Oköşegenlerin kesim noktası

Paralelkenar olma koşulları: bir dörtgenin aynı iki karşılıklı kenarı hem eşit hem paralelse ya da karşılıklı kenarları ikişer ikişer eşitse ya da köşegenleri birbirini ortalıyorsa bu dörtgen paralelkenardır.

ABCD dikdörtgendir ⇔ ABCD paralelkenardır ve AC = BD
burada:
  • AC, BDköşegenler

Dikdörtgenin köşegenleri eşittir; tersine, köşegenleri eşit olan paralelkenar dikdörtgendir.

ABCD eşkenar dörtgendir ⇔ ABCD paralelkenardır ve AC ⊥ BD
burada:
  • AC ⊥ BDköşegenler birbirine diktir

Eşkenar dörtgenin köşegenleri birbirine diktir ve açılarını iki eş parçaya böler; tersine, köşegenleri dik olan paralelkenar eşkenar dörtgendir.

A₁A₂ = A₂A₃ = …, A₁B₁ ∥ A₂B₂ ∥ A₃B₃ ∥ … ⇒ B₁B₂ = B₂B₃ = …
burada:
  • A₁, A₂, A₃, …açının bir kolu üzerinde art arda alınan eş doğru parçalarının uçları
  • B₁, B₂, B₃, …paralel doğruların açının diğer kolunu kestiği noktalar

Tales teoremi: bir açının bir kolu üzerinde art arda eş doğru parçaları alınır ve uçlarından paralel doğrular çizilirse, bu doğrular açının diğer kolu üzerinde de eş doğru parçaları ayırır.

MN ∥ AC, MN = AC / 2MN ∥ AC, MN = AC / 2
burada:
  • M, NAB ve BC kenarlarının orta noktaları
  • ACüçüncü kenar

Üçgenin orta tabanı üçüncü kenara paraleldir ve onun yarısına eşittir.

AB = CD ⇔ ∠A = ∠D ⇔ AC = BD
burada:
  • AD, BCyamuğun tabanları
  • AB, CDyan kenarlar
  • AC, BDköşegenler

İkizkenar yamukta taban açıları eşittir ve köşegenler eşittir; bu özelliklerin her biri aynı zamanda bir koşuldur.

MN ∥ AD ∥ BC, MN = (a + b) / 2MN ∥ AD ∥ BC, MN = (a + b) / 2
burada:
  • M, NAB ve CD yan kenarlarının orta noktaları
  • a, btabanların uzunlukları: a = AD, b = BC

Yamuğun orta tabanı (yan kenarların orta noktalarını birleştiren doğru parçası) tabanlara paraleldir ve tabanların toplamının yarısına eşittir.

Çokgenlerin çevresi ve alanı

Derse git
Ç = a₁ + a₂ + … + aₙ Ç = 2(a + b) Ç = 4a Ç = n · a
burada:
  • a₁, a₂, …, aₙherhangi bir çokgenin kenarları
  • 2(a + b)dikdörtgen: a uzunluk, b genişlik
  • 4akare: a kenar
  • n · adüzgün çokgen: n kenar sayısı, a kenar uzunluğu

Her çokgenin çevresi kenarlarının toplamıdır; diğer üç formül eş kenarlar için kısa yazımdır.

1 m² = 100 dm² = 10.000 cm² = 1.000.000 mm² 1 ar = 100 m² 1 ha = 100 ar = 10.000 m² 1 km² = 100 ha
burada:
  • arkenarı 10 m olan karenin alanı: 10 m · 10 m = 100 m²
  • hahektar — kenarı 100 m olan karenin alanı
  • km²kenarı 1 km = 1000 m olan kare: 1.000.000 m²

Komşu uzunluk birimleri 10 kat, komşu alan birimleri ise 100 kat farklıdır. Küçük birime geçerken çarparız, büyük birime geçerken böleriz.

A = a · b A = a²
burada:
  • a, bdikdörtgenin komşu kenarları (uzunluk ve genişlik), aynı birimle
  • akarenin kenarı (ikinci formülde)

Dikdörtgenin alanı komşu iki kenarının çarpımına, karenin alanı ise kenarının karesine eşittir.

A = a · h
burada:
  • aparalelkenarın bir kenarı (taban)
  • hbu kenara ait yükseklik — bu kenar ile karşı kenar arasındaki uzaklık

Herhangi bir kenar taban olarak alınabilir; yeter ki yükseklik tam o kenara indirilmiş olsun: A = a · h₁ = b · h₂.

A = ½ · a · h
burada:
  • aüçgenin herhangi bir kenarı (taban)
  • hkarşı köşeden bu kenara (ya da uzantısına) indirilen yükseklik

Dik üçgende bir dik kenar diğer dik kenara ait yüksekliktir; bu yüzden A = ½ · a · b (a, b dik kenarlar).

A = ½ · d₁ · d₂
burada:
  • d₁, d₂eşkenar dörtgenin köşegenleri

Bu formül köşegenleri dik olan her dışbükey dörtgen için geçerlidir: eşkenar dörtgen, kare (A = d²/2), deltoid.

A = (a + b)/2 · h = m · hA = (a + b)/2 · h = m · h
burada:
  • a, byamuğun tabanları (paralel kenarları)
  • hyükseklik — tabanlar arasındaki uzaklık
  • morta taban: m = (a + b)/2

Yamuğun alanı, tabanlarının aritmetik ortalaması ile yüksekliğinin çarpımıdır.

Çemberin uzunluğu ve dairenin alanı

Derse git
d = 2r r = d/2d = 2r r = d/2
burada:
  • ryarıçap
  • dçap

Çap, yarıçapın iki katıdır.

Ç = 2πr = πd
burada:
  • Ççemberin uzunluğu
  • ryarıçap
  • dçap, d = 2r
  • π≈ 3,14 (ya da 22/7)

Çemberin uzunluğu çapın π katıdır.

l = 2πr · α/360° = πrα/180°l = 2πr · α/360° = πrα/180°
burada:
  • lyay uzunluğu
  • αyayı gören merkez açı (derece cinsinden)
  • rçemberin yarıçapı

Yay uzunluğu = çemberin uzunluğu · α/360°.

A = πr² = πd²/4A = πr² = πd²/4
burada:
  • rdairenin yarıçapı
  • dçap: r = d/2, bu yüzden r² = d²/4

Dairenin alanı yarıçapın karesiyle orantılıdır. Çap verilmişse önce yarıçapı bul.

A = πr² · α/360°A = πr² · α/360°
burada:
  • αdilimin merkez açısı (derece cinsinden)
  • rdairenin yarıçapı

Başka bir yazılışı: A = l · r/2 (l yay uzunluğu); üçgenin “taban çarpı yüksekliğin yarısı” formülüne benzer.

A = πR² − πr² = π(R² − r²)
burada:
  • Rdış çemberin yarıçapı
  • riç çemberin yarıçapı

Halkanın alanı = büyük dairenin alanı − küçük dairenin alanı.

r → k · r ⇒ Ç → k · Ç, A → k² · A
burada:
  • kyarıçapın kaç katına çıktığı (k > 0)

Uzunluk yarıçap gibi, alan ise yarıçapın karesi gibi değişir.

Pisagor teoremi

Derse git
a² + b² = c²
burada:
  • a, bdik kenarlar
  • chipotenüs

Buradan: c = √(a² + b²), a = √(c² − b²).

Üçgenlerde benzerlik

Derse git
MN ∥ AC ⇒ BM / MA = BN / NC, BM / BA = BN / BCMN ∥ AC ⇒ BM / MA = BN / NC, BM / BA = BN / BC
burada:
  • MN, ACB açısının kollarını kesen paralel doğrular
  • BM, MABA kenarındaki parçalar
  • BN, NCBC kenarındaki karşılık gelen parçalar

Temel orantı teoremi (genelleştirilmiş Tales teoremi): paralel doğrular bir açının kolları üzerinde orantılı parçalar ayırır. Karşıtı da doğrudur: BM / MA = BN / NC ise MN ∥ AC’dir.

AL / LC = AB / BCAL / LC = AB / BC
burada:
  • BLB açısının açıortayı (L noktası AC kenarı üzerindedir)
  • AL, LCaçıortayın AC kenarında ayırdığı parçalar
  • AB, BCbu parçalara komşu kenarlar

İç açıortay teoremi: üçgenin bir açıortayı karşı kenarı, komşu kenarlarla orantılı parçalara ayırır.

∠A = ∠A₁, ∠B = ∠B₁ ⇒ △ABC ∼ △A₁B₁C₁
burada:
  • ∠A, ∠Bbirinci üçgenin iki açısı
  • ∠A₁, ∠B₁ikinci üçgenin karşılık gelen açıları

AA benzerlik kuralı (açı–açı): bir üçgenin iki açısı diğer üçgenin iki açısına eşitse bu üçgenler benzerdir.

AB / A₁B₁ = AC / A₁C₁, ∠A = ∠A₁ ⇒ △ABC ∼ △A₁B₁C₁AB / A₁B₁ = AC / A₁C₁, ∠A = ∠A₁ ⇒ △ABC ∼ △A₁B₁C₁
burada:
  • AB, ACbirinci üçgenin iki kenarı
  • ∠Abu kenarlar arasındaki açı
  • A₁B₁, A₁C₁, ∠A₁ikinci üçgenin karşılık gelen elemanları

KAK benzerlik kuralı (kenar–açı–kenar): bir üçgenin iki kenarı diğerinin iki kenarıyla orantılıysa ve bu kenarlar arasındaki açılar eşitse üçgenler benzerdir.

AB / A₁B₁ = BC / B₁C₁ = CA / C₁A₁ ⇒ △ABC ∼ △A₁B₁C₁AB / A₁B₁ = BC / B₁C₁ = CA / C₁A₁ ⇒ △ABC ∼ △A₁B₁C₁
burada:
  • AB, BC, CAbirinci üçgenin kenarları
  • A₁B₁, B₁C₁, C₁A₁ikinci üçgenin karşılık gelen kenarları

KKK benzerlik kuralı (kenar–kenar–kenar): bir üçgenin üç kenarı diğerinin üç kenarıyla orantılıysa üçgenler benzerdir.

Ç₁ / Ç = k, A₁ / A = k²Ç₁ / Ç = k, A₁ / A = k²
burada:
  • Ç, Ç₁benzer üçgenlerin çevreleri
  • A, A₁alanları
  • kbenzerlik oranı: ikinci üçgenin bir kenarının birincinin karşılık gelen kenarına oranı

Benzer üçgenlerin çevreleri oranı benzerlik oranına, alanları oranı ise onun karesine eşittir. Bu, bütün benzer şekiller için doğrudur.

h² = p · q, a² = c · p, b² = c · q
burada:
  • hhipotenüse ait CH yüksekliği
  • a, bBC ve AC dik kenarları
  • cAB hipotenüsü, c = p + q
  • p, qa ve b dik kenarlarının hipotenüs üzerindeki izdüşümleri: BH ve AH

Öklid bağıntıları: yükseklik iki izdüşümün geometrik ortasıdır; her dik kenar da hipotenüs ile kendi izdüşümünün geometrik ortasıdır.

H / L = h / l ⇒ H = h · L / lH / L = h / l ⇒ H = h · L / l
burada:
  • H, Lölçülen cismin yüksekliği ve gölgesinin uzunluğu
  • h, lbilinen bir yükseklik (çubuk, insan) ve gölgesi, aynı anda ölçülür

Aynı anda gölgelerin uzunlukları cisimlerin yükseklikleriyle orantılıdır.

4Üst sınıf konularıİleri

İkinci dereceden denklemler

Derse git
ax² + bx = 0 ⇒ x(ax + b) = 0 ⇒ x₁ = 0, x₂ = −b/aax² + bx = 0 ⇒ x(ax + b) = 0 ⇒ x₁ = 0, x₂ = −b/a
burada:
  • x(ax + b)ortak çarpan x paranteze alınmış
  • x₁ = 0c = 0 iken her zaman köklerden biridir

Bir çarpım ancak çarpanlardan biri sıfır olduğunda sıfırdır. Bu yüzden c = 0 olan denklemin her zaman iki kökü vardır ve bunlardan biri 0’dır.

ax² + c = 0 ⇒ x² = −c/a; −c/a > 0 ise x₁,₂ = ±√(−c/a)ax² + c = 0 ⇒ x² = −c/a; −c/a > 0 ise x₁,₂ = ±√(−c/a)
burada:
  • −c/a−c/ax²’nin eşit olduğu sayı; işareti kök sayısını belirler
  • ±karesi aynı olan iki zıt sayı: √9 = 3’tür ama x² = 9’un kökleri 3 ve −3’tür

−c/a > 0 ise iki zıt kök vardır; −c/a < 0 ise kök yoktur, çünkü hiçbir sayının karesi negatif değildir; c de sıfırsa (ax² = 0) tek kök x = 0’dır.

Δ = b² − 4ac; x₁,₂ = (−b ± √Δ) / (2a)Δ = b² − 4ac; x₁,₂ = (−b ± √Δ) / (2a)
burada:
  • Δdiskriminant; işareti kök sayısını gösterir
  • a, b, cstandart biçimdeki katsayılar, işaretleriyle
  • ±biri “+”, diğeri “−” ile hesaplanan iki kök
  • 2apayda payın tamamına aittir: −b ± √Δ ifadesinin tamamı 2a’ya bölünür

Δ > 0 ise iki farklı kök; Δ = 0 ise bir kök (çakışık iki kök) x = −b/(2a); Δ < 0 ise gerçek kök yoktur.

b = 2k: Δ/4 = k² − ac; x₁,₂ = (−k ± √(Δ/4)) / ab = 2k: Δ/4 = k² − ac; x₁,₂ = (−k ± √(Δ/4)) / a
burada:
  • kikinci katsayının yarısı, k = b/2 (işaretiyle)
  • Δ/4Δ/4dörde bölünmüş diskriminant; işareti Δ’nın işaretiyle aynıdır
  • apaydada artık 2a değil, a kalır

Formül, olağan formülde pay ve paydayı 2’ye bölerek elde edilir: (−2k ± √(4(k² − ac)))/(2a) = (−k ± √(k² − ac))/a.

x² + px + q = 0: x₁,₂ = −p/2 ± √((p/2)² − q)x² + px + q = 0: x₁,₂ = −p/2 ± √((p/2)² − q)
burada:
  • px’in katsayısı
  • qsabit terim

Sözle: x’in katsayısının ters işaretli yarısı, artı-eksi (bu yarının karesi eksi sabit terim) ifadesinin karekökü. p çift olduğunda özellikle kullanışlıdır.

x₁ + x₂ = −b/a; x₁ · x₂ = c/ax₁ + x₂ = −b/a; x₁ · x₂ = c/a
burada:
  • x₁, x₂denklemin kökleri (Δ ≥ 0 olmalı)
  • −b/a−b/aköklerin toplamı
  • c/ac/aköklerin çarpımı

Başkatsayısı 1 olan x² + px + q = 0 denklemi için: x₁ + x₂ = −p, x₁ · x₂ = q. Bağıntılar ancak kökler varsa anlamlıdır: x² + x + 5 = 0 denkleminin kökü yoktur, dolayısıyla toplamı −1 olan kökleri de yoktur.

ax² + bx + c = a(x − x₁)(x − x₂)
burada:
  • abaşkatsayı — parantezlerin önünde kalmalıdır
  • x₁, x₂üç terimlinin kökleri

Δ = 0 iken ax² + bx + c = a(x − x₁)²; Δ < 0 iken üç terimli birinci dereceden çarpanlara ayrılamaz. Diğer yöntemler (ortak çarpan, gruplama) “Polinomları çarpanlarına ayırma” dersindedir.

İkinci dereceden fonksiyon ve grafiği

Derse git
y = ax²
burada:
  • a’nın işaretikolların yönü: a > 0 ise yukarı, a < 0 ise aşağı
  • |a|parabolün genişliği: |a| > 1 ise dar, 0 < |a| < 1 ise geniş

a > 0 ise tepe noktası en alçak, a < 0 ise en yüksek noktadır. Tepe noktası (0, 0), simetri ekseni y eksenidir. y = −ax² grafiği, y = ax² grafiğinin x eksenine göre yansımasıdır.

y = a(x − m)² + n
burada:
  • myatay öteleme: m > 0 ise sağa, m < 0 ise sola
  • ndüşey öteleme: n > 0 ise yukarı, n < 0 ise aşağı
  • ay = ax²’deki gibi: yön ve genişlik

Tepe noktası (m, n), simetri ekseni x = m doğrusudur. Grafik, y = ax² parabolünün yatayda m, düşeyde n birim ötelenmesiyle elde edilir; biçimi değişmez. Türkiye’de bu biçim çoğunlukla y = a(x − r)² + k diye yazılır ve tepe noktası T(r, k) ile gösterilir.

x₀ = −b/(2a), y₀ = f(x₀) = −Δ/(4a)x₀ = −b/(2a), y₀ = f(x₀) = −Δ/(4a)
burada:
  • x₀tepe noktasının apsisi; simetri ekseni x = x₀ doğrusudur
  • y₀tepe noktasının ordinatı; fonksiyonun en küçük (a > 0) ya da en büyük (a < 0) değeri
  • Δdiskriminant b² − 4ac

Uygulamada y₀’ı formülle değil, x₀’ı fonksiyonda yerine koyarak bulmak daha kolaydır. T(r, k) gösteriminde r = −b/(2a), k = f(r)’dir.

a > 0: min y = y₀; a < 0: max y = y₀; y₀ = f(−b/(2a))a > 0: min y = y₀; a < 0: max y = y₀; y₀ = f(−b/(2a))
burada:
  • min yfonksiyonun en küçük değeri
  • max yfonksiyonun en büyük değeri
  • −b/(2a)−b/(2a)bu değerin alındığı nokta; tepe noktasının apsisi

Kolları yukarı olan parabolün en alçak noktası tepe noktasıdır, yukarıdan ise sınırı yoktur; kollar aşağıysa tersi geçerlidir. Görüntü kümesi: a > 0 ise y ≥ y₀, a < 0 ise y ≤ y₀.

y = a(x − x₁)(x − x₂)
burada:
  • x₁, x₂fonksiyonun sıfırları; parabolün x eksenini kestiği noktaların apsisleri
  • abir nokta daha kullanılarak bulunur

Bu, ikinci dereceden fonksiyonun çarpanlarına ayrılmış biçimidir (“İkinci dereceden denklemler” dersindeki ax² + bx + c = a(x − x₁)(x − x₂) formülü); Δ ≥ 0 iken vardır. Tepe noktası köklerin ortasındadır: x₀ = (x₁ + x₂)/2.

Diziler ve aritmetik dizi

Derse git
aₙ = a₁ + (n − 1) · r
burada:
  • aₙn. terim (genel terim)
  • a₁ilk terim
  • rortak fark
  • nterimin sıra numarası (pozitif tam sayı)

n. terim = ilk terim + (n − 1) adım.

aₙ = aₘ + (n − m) · r ⇒ r = (aₙ − aₘ) / (n − m)aₙ = aₘ + (n − m) · r ⇒ r = (aₙ − aₘ) / (n − m)
burada:
  • aₘ, aₙbilinen iki terim (m < n)
  • n − maralarındaki adım sayısı

Ortak fark = terimlerin farkı ÷ sıra numaralarının farkı. Sonra a₁ = aₘ − (m − 1) · r.

aₙ = (aₙ₋₁ + aₙ₊₁) / 2 aₙ = (aₙ₋ₖ + aₙ₊ₖ) / 2aₙ = (aₙ₋₁ + aₙ₊₁) / 2 aₙ = (aₙ₋ₖ + aₙ₊ₖ) / 2
burada:
  • aₙ₋₁, aₙ₊₁aₙ’nin komşu terimleri
  • aₙ₋ₖ, aₙ₊ₖaₙ’nin k adım solundaki ve sağındaki terimler, k < n

Ortadaki terim, dıştaki iki terimin ortalamasıdır; bu, hem komşular hem de ondan eşit uzaklıktaki terimler için geçerlidir.

Sₙ = (a₁ + aₙ) / 2 · nSₙ = (a₁ + aₙ) / 2 · n
burada:
  • Sₙilk n terimin toplamı
  • a₁, aₙilk ve son (n.) terim
  • ntoplanan terim sayısı

Toplam = ilk ve son terimin ortalaması × terim sayısı.

Sₙ = (2a₁ + (n − 1) · r) / 2 · nSₙ = (2a₁ + (n − 1) · r) / 2 · n
burada:
  • a₁, rilk terim ve ortak fark
  • nterim sayısı

Son terim bilinmiyorsa: ilk formülde aₙ yerine a₁ + (n − 1)r yazarız.

1 + 2 + 3 + … + n = n(n + 1) / 2 1 + 3 + 5 + … + (2n − 1) = n²1 + 2 + 3 + … + n = n(n + 1) / 2 1 + 3 + 5 + … + (2n − 1) = n²
burada:
  • ntoplanan sayıların adedi
  • 2n − 1n. tek sayı

Çift sayılar için de: 2 + 4 + … + 2n = 2 · n(n + 1)/2 = n(n + 1).

Geometrik diziler

Derse git
bₙ = b₁ · rⁿ⁻¹
burada:
  • bₙn. terim (genel terim)
  • b₁ilk terim (b₁ ≠ 0)
  • rortak çarpan (r ≠ 0)
  • nterimin sıra numarası

Üs, sıra numarasından 1 eksiktir; aritmetik dizideki n − 1 gibi.

bₙ = bₘ · rⁿ⁻ᵐ ⇒ rⁿ⁻ᵐ = bₙ / bₘbₙ = bₘ · rⁿ⁻ᵐ ⇒ rⁿ⁻ᵐ = bₙ / bₘ
burada:
  • bₘ, bₙbilinen iki terim (m < n)
  • n − maralarındaki adım sayısı

Terimlerin oranı = ortak çarpanın adım sayısı kadar kuvveti.

bₙ² = bₙ₋₁ · bₙ₊₁ bₙ² = bₙ₋ₖ · bₙ₊ₖ
burada:
  • bₙ₋₁, bₙ₊₁bₙ’nin komşu terimleri
  • bₙ₋ₖ, bₙ₊ₖbₙ’nin k adım solundaki ve sağındaki terimler, k < n

Ortadaki terimin karesi dıştakilerin çarpımına eşittir. Pozitif terimler için bₙ = √(bₙ₋₁ · bₙ₊₁).

Sₙ = b₁ · (rⁿ − 1) / (r − 1), r ≠ 1Sₙ = b₁ · (rⁿ − 1) / (r − 1), r ≠ 1
burada:
  • Sₙilk n terimin toplamı
  • b₁ilk terim
  • rortak çarpan, r ≠ 1
  • ntoplanan terim sayısı

r < 1 iken aynı formülü b₁(1 − rⁿ)/(1 − r) biçiminde yazmak daha kolaydır. r = 1 ise bütün terimler eşittir: Sₙ = n · b₁.

S = b₁ / (1 − r), |r| < 1S = b₁ / (1 − r), |r| < 1
burada:
  • Sbütün terimlerin toplamı
  • b₁ilk terim
  • rortak çarpan, −1 < r < 1

Nedeni: |r| < 1 iken rⁿ → 0, bu yüzden Sₙ = b₁(1 − rⁿ)/(1 − r) → b₁/(1 − r).

bₙ₊₁ = b₁ · rⁿ, r = 1 ± p/100bₙ₊₁ = b₁ · rⁿ, r = 1 ± p/100
burada:
  • b₁başlangıç değeri
  • bₙ₊₁n dönem sonraki değer
  • pbir dönemdeki değişim, yüzde olarak (“+” artış, “−” azalış)

n dönem sonra (n + 1). terimdeyiz, çünkü başlangıç değeri ilk terimdir.

Trigonometriye giriş

Derse git
sin α = a / c cos α = b / c tan α = a / bsin α = a / c cos α = b / c tan α = a / b
burada:
  • akarşı dik kenar — α açısının karşısındaki dik kenar
  • bkomşu dik kenar — α açısının kolu olan dik kenar
  • chipotenüs

Ayrıca tan α = sin α / cos α'dır. Hipotenüs en uzun kenar olduğundan dar açılarda 0 < sin α < 1 ve 0 < cos α < 1'dir.

sin²α + cos²α = 1

Bu özdeşlik Pisagor teoreminden gelir. Örneğin dar bir açı için sin α = 0,6 ise cos α = √(1 − 0,36) = √0,64 = 0,8 olur.

İstatistiğin temelleri: veriler, grafikler, ortalama, medyan ve mod

Derse git
wᵢ = fᵢ / n, f₁ + f₂ + … + fₖ = n, w₁ + w₂ + … + wₖ = 1wᵢ = fᵢ / n, f₁ + f₂ + … + fₖ = n, w₁ + w₂ + … + wₖ = 1
burada:
  • fᵢi’nci değerin sıklığı
  • wᵢi’nci değerin göreli sıklığı
  • nbütün değerlerin sayısı
  • kfarklı değerlerin sayısı

İki toplam hazır bir kontroldür: sıklıkların toplamı n etmiyorsa bir değer atlanmış ya da iki kez sayılmıştır.

α = 360° · f / nα = 360° · f / n
burada:
  • αkategorinin daire dilimi açısı
  • fkategorinin sıklığı
  • nbütün cevapların sayısı

Daire grafiği, daire biçiminde çizilmiş bir sıklık tablosudur: her dilimin açısı 360°’deki payıdır ve bütün açıların toplamı 360°’dir.

x̄ = (x₁ + x₂ + … + xₙ) / nx̄ = (x₁ + x₂ + … + xₙ) / n
burada:
  • x̄aritmetik ortalama (“x bar” diye okunur)
  • x₁, …, xₙveri değerleri
  • ndeğer sayısı

Ortalama “adil paydır”: bütün değerler bir araya toplanıp eşit bölünse her birine x̄ düşer. Yani değerlerin toplamı n · x̄’dir; eksik değer sorularının anahtarı budur.

x̄ = (x₁f₁ + x₂f₂ + … + xₖfₖ) / (f₁ + f₂ + … + fₖ)x̄ = (x₁f₁ + x₂f₂ + … + xₖfₖ) / (f₁ + f₂ + … + fₖ)
burada:
  • xᵢfarklı değerler
  • fᵢsıklıkları ya da ağırlıkları

Ağırlıklı ortalama, sıklık tablosunda ve değerlerin önemi farklı olduğunda kullanılır. Ağırlıklar yüzde olarak verilip toplamı %100 ise x · w çarpımlarını toplamanız yeter: x̄ = x₁w₁ + … + xₖwₖ.

medyan = xₖ₊₁ (n = 2k + 1); medyan = (xₖ + xₖ₊₁) / 2 (n = 2k)medyan = xₖ₊₁ (n = 2k + 1); medyan = (xₖ + xₖ₊₁) / 2 (n = 2k)
burada:
  • x₁ ≤ x₂ ≤ … ≤ xₙküçükten büyüğe sıralanmış veri
  • ndeğer sayısı: tek (2k + 1) ya da çift (2k)

n tek ise: (n + 1)/2’nci sıradaki değer. n çift ise: ortadaki iki değerin ortalaması. Her zaman önce sıralayın!

R = xₘₐₓ − xₘᵢₙ
burada:
  • Raçıklık
  • xₘₐₓ, xₘᵢₙen büyük ve en küçük değer

Açıklık kolay bulunur ama yalnızca iki uç değere bağlıdır; bu yüzden tek bir aykırı değer onu çok değiştirir.

σ² = ((x₁ − x̄)² + (x₂ − x̄)² + … + (xₙ − x̄)²) / n, σ = √(σ²)σ² = ((x₁ − x̄)² + (x₂ − x̄)² + … + (xₙ − x̄)²) / n, σ = √(σ²)
burada:
  • σ²varyans: sapmaların karelerinin ortalaması
  • σstandart sapma
  • xᵢ − x̄bir değerin ortalamadan sapması

Sapmaları doğrudan toplayamayız, toplamları her zaman 0’dır; bu yüzden karelerini alırız. σ verilerle aynı birimdedir ve değerlerin ortalamadan tipik uzaklığını gösterir. Örneklem verilerinde üniversite istatistiği n yerine n − 1’e böler.

Olasılığın temelleri

Derse git
P(A) = m / nP(A) = m / n
burada:
  • P(A)A olayının olasılığı
  • mA olayına ait istenen çıktıların sayısı
  • neş olasılıklı tüm çıktıların sayısı

Klasik formül yalnızca tüm çıktılar eş olasılıklı olduğunda geçerlidir. 0 ≤ m ≤ n olduğundan her zaman 0 ≤ P(A) ≤ 1’dir.

W(A) = k / NW(A) = k / N
burada:
  • W(A)A olayının göreli sıklığı
  • kA’nın gerçekleştiği denemelerin sayısı
  • Ntoplam deneme sayısı

Göreli sıklık denemelerden sonra bulunur ve bir seriden diğerine değişir; olasılık ise sabit bir sayıdır. Deneme sayısı büyükse W(A) ≈ P(A) olur: bu, olasılığın deneysel tahminidir.

P(Ā) = 1 − P(A)
burada:
  • ĀA’nın tümleyeni (“A değil”)

“A değil” ya da “hiçbiri” A’nın kendisinden daha kolay sayılıyorsa tümleyene geçin; özellikle “en az bir” sorularında.

P(A veya B) = P(A) + P(B)
burada:
  • A veya BA ve B’den en az biri gerçekleşir (A ∪ B biçiminde de yazılır)

Toplama kuralı yalnızca ayrık olaylar için geçerlidir. A ile B birlikte gerçekleşebiliyorsa ortak çıktılar iki kez sayılır ve bir kez çıkarılmalıdır: P(A veya B) = P(A) + P(B) − P(A ve B).

P(A ve B) = P(A) · P(B)
burada:
  • A ve Biki olay da gerçekleşir (A ∩ B biçiminde de yazılır)

Çarpma kuralı yalnızca bağımsız olaylar içindir. Birkaç olayın hepsinin birden gerçekleşme olasılığı hiçbir zaman en küçük çarpandan büyük olmaz.

P = C(m, k) · C(n − m, r − k) / C(n, r)P = C(m, k) · C(n − m, r − k) / C(n, r)
burada:
  • ntoplam nesne sayısı
  • mbunlardan “özel” olanların sayısı (kazanan biletler, kızlar…)
  • rrastgele seçilen nesne sayısı
  • kseçilenler arasındaki “özel” nesne sayısı

Payda: n nesneden r tanesini seçmenin bütün yolları. Pay (çarpma ilkesi): m özel nesneden k tanesini VE geri kalan n − m nesneden r − k tanesini seçeriz.

P(A) = s / SP(A) = s / S
burada:
  • sistenen parçanın ölçüsü (uzunluk, alan ya da süre)
  • Sbütün bölgenin ölçüsü

Geometrik olasılık, m/n formülünün “sürekli” biçimidir; burada da 0 ≤ P(A) ≤ 1’dir.

5Lise matematiği: derinlemesineİleri

Oran ve orantı

Derse git
a : b = (k · a) : (k · b), k ≠ 0
burada:
  • a, boranın terimleri
  • ksıfırdan farklı herhangi bir sayı

Oranın temel özelliği: iki terim de aynı sayıyla çarpılabilir veya bölünebilir. Bu yüzden oran, kesir gibi sadeleştirilir.

a : b = c : d ⇔ a · d = b · c
burada:
  • a, ddışlar
  • b, ciçler

Orantının temel özelliği: dışlar çarpımı içler çarpımına eşittir. Böylece bilinmeyen herhangi bir terim bulunur, örneğin d = b · c / a.

y = k · x y₁ / x₁ = y₂ / x₂y = k · x y₁ / x₁ = y₂ / x₂
burada:
  • x, ydoğru orantılı çokluklar
  • korantı sabiti (k ≠ 0): y/x oranı her zaman k'ya eşittir

Doğru orantının grafiği, orijinden geçen bir doğrudur.

y = k / x x₁ · y₁ = x₂ · y₂y = k / x x₁ · y₁ = x₂ · y₂
burada:
  • x, yters orantılı çokluklar
  • korantı sabiti: x · y çarpımı her zaman k'ya eşittir

Ters orantının grafiği bir hiperboldür.

x = S · a / (a + b + c)x = S · a / (a + b + c)
burada:
  • Spaylaştırılan çokluk (bütün)
  • a, b, ca : b : c oranının terimleri
  • xa terimine düşen pay

Önce bir payı bul: S / (a + b + c), sonra bunu oranın her terimiyle çarp.

1 : n ölçeği: gerçek uzunluk = haritadaki uzunluk · n
burada:
  • nölçek paydası: haritadaki 1 cm gerçekte n cm'dir

Örnek: 1 : 500 000 ölçekli haritada 4,2 cm olan yol 4,2 · 500 000 = 2 100 000 cm = 21 km'dir.

a / b = p / 100a / b = p / 100
burada:
  • aparça
  • bbütün (%100)
  • pyüzde

Üç temel yüzde problemi bu tek orantıyla çözülür: üç çokluktan hangisi bilinmiyorsa onu içler dışlar çarpımıyla bul.

Tam sayı üslü ifadeler ve özellikleri

Derse git
aⁿ = a · a · … · a (n çarpan)
burada:
  • ataban (herhangi bir sayı)
  • nüs, bir doğal sayı

İşlem önceliğinde üs alma çarpmadan önce gelir: 2 · 3² = 2 · 9 = 18; (2 · 3)² = 36 ise başka bir ifadedir.

(−a)²ᵏ = a²ᵏ (−a)²ᵏ⁺¹ = −a²ᵏ⁺¹
burada:
  • aherhangi bir sayı
  • 2kçift üs (k bir doğal sayı)
  • 2k + 1tek üs

Negatif bir sayının çift kuvveti pozitif, tek kuvveti negatiftir. Yani herhangi bir sayının çift kuvveti negatif olamaz: x² ≥ 0, x⁴ ≥ 0.

aᵐ · aⁿ = aᵐ⁺ⁿ aᵐ / aⁿ = aᵐ⁻ⁿ (a ≠ 0)aᵐ · aⁿ = aᵐ⁺ⁿ aᵐ / aⁿ = aᵐ⁻ⁿ (a ≠ 0)
burada:
  • aortak taban (bölmede a ≠ 0)
  • m, nüsler

Tabanları aynı olan üslü ifadeler çarpılırken üsler toplanır, bölünürken paydaki üsten paydadaki üs çıkarılır. Taban değişmez!

(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ
burada:
  • ataban
  • m, nüsler; birbiriyle çarpılır

Bir üslü ifadenin kuvveti alınırken üsler çarpılır: (a³)² = a³ · a³ = a³⁺³ = a⁶. Parantezin yeri önemlidir: 2^(3²) = 2⁹ = 512, ama (2³)² = 2⁶ = 64.

(a · b)ⁿ = aⁿ · bⁿ (a / b)ⁿ = aⁿ / bⁿ (b ≠ 0)(a · b)ⁿ = aⁿ · bⁿ (a / b)ⁿ = aⁿ / bⁿ (b ≠ 0)
burada:
  • a, bçarpanlar (bölümde b ≠ 0)
  • nortak üs

Çarpımın kuvveti, kuvvetlerin çarpımına eşittir: (ab)³ = ab · ab · ab = a³b³. Kural sağdan sola da okunur: üsleri eşit olan ifadeler birleştirilebilir, örneğin 2⁵ · 5⁵ = (2 · 5)⁵.

a⁰ = 1 a⁻ⁿ = 1 / aⁿ (a ≠ 0)a⁰ = 1 a⁻ⁿ = 1 / aⁿ (a ≠ 0)
burada:
  • asıfırdan farklı taban
  • nbir doğal sayı

Sıfırıncı kuvvet 1’e eşittir; negatif üs ise sayının çarpmaya göre tersini almak demektir. 0⁰ ve 0⁻ⁿ ifadeleri tanımsızdır (sıfıra bölünmez). Bu tanımdan sonra üslü ifadelerin tüm özellikleri her tam sayı üs için geçerlidir.

(a / b)⁻ⁿ = (b / a)ⁿ 1 / a⁻ⁿ = aⁿ(a / b)⁻ⁿ = (b / a)ⁿ 1 / a⁻ⁿ = aⁿ
burada:
  • a, bsıfırdan farklı sayılar
  • nbir doğal sayı

Kesrin negatif kuvveti: kesri ters çevir ve üssün işaretini değiştir. Paydadaki negatif üslü ifade paya pozitif üsle geçer.

a > 1, m > n ⇒ aᵐ > aⁿ 0 < a < 1, m > n ⇒ aᵐ < aⁿ 0 < a < b ⇒ aⁿ < bⁿ
burada:
  • a, bpozitif tabanlar
  • m, ntam sayı üsler (üçüncü kuralda n bir doğal sayıdır)

Taban 1’den büyükse büyük üs büyük kuvvet verir; taban 0 ile 1 arasındaysa tersi olur: 0,5² = 0,25 > 0,5³ = 0,125. Üsler aynı doğal sayı olduğunda büyük pozitif tabanın kuvveti büyüktür.

a · 10ⁿ, 1 ≤ a < 10
burada:
  • avirgülden önce sıfırdan farklı tek bir basamağı olan sayı
  • nbüyüklük mertebesi, bir tam sayı

Virgül k basamak sola kaydırılırsa n = k olur (10’dan büyük sayılar); k basamak sağa kaydırılırsa n = −k olur (1’den küçük sayılar).

(a · 10ᵐ) · (b · 10ⁿ) = (a · b) · 10ᵐ⁺ⁿ (a · 10ᵐ) / (b · 10ⁿ) = (a / b) · 10ᵐ⁻ⁿ(a · 10ᵐ) · (b · 10ⁿ) = (a · b) · 10ᵐ⁺ⁿ (a · 10ᵐ) / (b · 10ⁿ) = (a / b) · 10ᵐ⁻ⁿ
burada:
  • a, b10’un kuvvetlerinden önceki çarpanlar
  • m, nbüyüklük mertebeleri

a ile b’yi ayrı, 10’un kuvvetlerini ayrı çarparız (böleriz). a · b ≥ 10 çıkarsa virgülü bir basamak sola kaydırıp mertebeyi 1 artırırız. Toplamada ise önce mertebeleri eşitleriz.

Karekök, n. dereceden kök ve rasyonel üslü ifadeler

Derse git
(√a)² = a √a ≥ 0 (a ≥ 0)
burada:
  • akök içi, negatif olmayan bir sayı

Tanımın iki koşulu: kökün karesi kök içine eşittir ve kökün kendisi negatif değildir. x² = 49 denkleminin iki çözümü vardır (x = ±7), ama √49 yalnızca 7’dir.

√(a²) = |a|
burada:
  • aherhangi bir sayı
  • |a|a’nın mutlak değeri

Kök negatif olamaz; bu yüzden bir karenin karekökü sayının kendisini değil, mutlak değerini verir: √((−5)²) = √25 = 5 = |−5|. a ≥ 0 iken √(a²) = a, a < 0 iken √(a²) = −a.

√(a · b) = √a · √b (a ≥ 0, b ≥ 0) √(a / b) = √a / √b (a ≥ 0, b > 0)√(a · b) = √a · √b (a ≥ 0, b ≥ 0) √(a / b) = √a / √b (a ≥ 0, b > 0)
burada:
  • a, bnegatif olmayan sayılar (bölümde b > 0)

Neden doğrudur? (√a · √b)² = (√a)² · (√b)² = ab ve √a · √b ≥ 0; o hâlde bu sayı tanım gereği √(ab)’dir. Kural iki yönde de kullanılır: çarpımın kökü ayrılır, köklerin çarpımı tek kökte birleştirilir.

√(a² · b) = |a| · √b a√b = √(a² · b) (a ≥ 0, b ≥ 0)
burada:
  • akök dışına çıkarılan (ya da kök içine alınan) çarpan
  • bkök içinde kalan negatif olmayan sayı

Kökten dışarı sayı karekökü olarak çıkar, kök içine ise karesi alınarak girer. Harfli ifadelerde mutlak değeri unutma: √(50x²) = 5|x|√2.

0 ≤ a < b ⇔ √a < √b
burada:
  • a, bnegatif olmayan sayılar

Büyük sayının karekökü de büyüktür. Bu yüzden köklü ifadeler iki yolla karşılaştırılır: çarpanlar kök içine alınıp kök içleri karşılaştırılır ya da iki taraf da pozitifse kareleri alınır; bu, eşitsizliğin yönünü değiştirmez.

(ⁿ√a)ⁿ = a ⁿ√(aⁿ) = |a| (n çift) ⁿ√(aⁿ) = a (n tek)
burada:
  • nkök derecesi, n ≥ 2
  • akök içi (ilk eşitlikte n çiftse a ≥ 0)

İlk eşitlik kökün tanımıdır. Diğer ikisi √(a²) = |a| kuralının genellemesidir: ⁴√((−2)⁴) = 2, ama ∛((−2)³) = −2.

ⁿ√(a · b) = ⁿ√a · ⁿ√b ⁿ√(a / b) = ⁿ√a / ⁿ√b (ⁿ√a)ᵏ = ⁿ√(aᵏ) ᵐ√(ⁿ√a) = ᵐⁿ√aⁿ√(a · b) = ⁿ√a · ⁿ√b ⁿ√(a / b) = ⁿ√a / ⁿ√b (ⁿ√a)ᵏ = ⁿ√(aᵏ) ᵐ√(ⁿ√a) = ᵐⁿ√a
burada:
  • a, bnegatif olmayan sayılar (bölümde b > 0)
  • n, mkök dereceleri (doğal sayı, ≥ 2)
  • kbir doğal sayı

Karekökün özellikleri her dereceden kök için de geçerlidir. Kökün kökü alınırken dereceler çarpılır: √(∛64) = ⁶√64 = 2.

a^(m/n) = ⁿ√(aᵐ) = (ⁿ√a)ᵐ a^(−m/n) = 1 / a^(m/n) (a > 0)a^(m/n) = ⁿ√(aᵐ) = (ⁿ√a)ᵐ a^(−m/n) = 1 / a^(m/n) (a > 0)
burada:
  • apozitif taban
  • mtam sayı; kuvvetin üssü
  • nn ≥ 2 doğal sayı; kök derecesi

Kesirli üssün paydası kök derecesi, payı ise kuvvetin üssüdür. Tabanın pozitif olması önemlidir: (−8)^(1/3) = −2 kabul edilseydi, 1/3 = 2/6 olduğu hâlde (−8)^(2/6) = ⁶√((−8)²) = ⁶√64 = 2 çıkardı.

a / √b = a√b / b c / (√x − √y) = c(√x + √y) / (x − y) c / (√x + √y) = c(√x − √y) / (x − y)a / √b = a√b / b c / (√x − √y) = c(√x + √y) / (x − y) c / (√x + √y) = c(√x − √y) / (x − y)
burada:
  • bpozitif bir sayı
  • x, ynegatif olmayan sayılar, x ≠ y
  • √x ± √ybirbirinin eşleniği olan ifadeler

Eşlenikle çarpınca iki kare farkı özdeşliği devreye girer: (√x − √y)(√x + √y) = x − y ve paydada kök kalmaz.

Birinci dereceden eşitsizlikler ve eşitsizlik sistemleri

Derse git
a < b ⇒ a + c < b + c; c > 0: ac < bc; c < 0: ac > bc
burada:
  • a, beşitsizliğin iki tarafı
  • ciki tarafa eklenen veya iki tarafın çarpıldığı sayı

Aynı sayıyı eklemek (çıkarmak) ve pozitif bir sayıyla çarpmak (bölmek) yönü korur. Negatif bir sayıyla çarparken veya bölerken eşitsizliğin yönü değişir.

a < b ve c < d ⇒ a + c < b + d; a, b, c, d pozitifse: ac < bd
burada:
  • a < b, c < daynı yönlü iki eşitsizlik

Aynı yönlü eşitsizlikler taraf tarafa toplanabilir, tarafları pozitif olanlar taraf tarafa çarpılabilir. Taraf tarafa çıkarma ve bölme yapılamaz: a − b’nin değer aralığını bulmak için önce b’den −b’ye geçilir, sonra toplanır.

ax > b: a > 0 ise x > b/a; a < 0 ise x < b/a; a = 0 ise: b < 0 için her x çözümdür, b ≥ 0 için çözüm yokturax > b: a > 0 ise x > b/a; a < 0 ise x < b/a; a = 0 ise: b < 0 için her x çözümdür, b ≥ 0 için çözüm yoktur
burada:
  • ax’in katsayısı
  • bsabit terim (sağ taraftaki sayı)
  • b/ab/asınır noktası — ax = b denkleminin kökü

a = 0 iken eşitsizlik 0 · x > b olur; bu, x’e bağlı olmayan sayısal bir eşitsizliktir: ya her x için doğrudur ya da hiçbiri için.

a < b: {x > a, x > b} ⇔ x > b; {x < a, x < b} ⇔ x < a; {x > a, x < b} ⇔ a < x < b; {x < a, x > b} — çözüm yok
burada:
  • a, biki sınır noktası, a < b

“İkisinden de büyük” büyüğünden büyük demektir; “ikisinden de küçük” küçüğünden küçük demektir; “arada” bir aralık verir; taramalar birbirinden uzaklaşıyorsa çözüm yoktur.

|x − a| < b ⇔ a − b < x < a + b; |x − a| > b ⇔ x < a − b veya x > a + b (b > 0)
burada:
  • |x − a|sayı doğrusunda x ile a arasındaki uzaklık
  • amerkez — uzaklığın ölçüldüğü nokta
  • bizin verilen uzaklık, b > 0

“Küçüktür” a’nın çevresinde tek bir aralık verir (sistem gibi); “büyüktür” ise onun dışında iki sınırsız aralık verir (“veya” sözcüğü, birleşim ∪). ≤ ve ≥ durumunda a ± b uçları da dahildir. b < 0 ise |x − a| < b eşitsizliğinin çözümü yoktur, |x − a| > b ise her x için doğrudur, çünkü uzaklık negatif olamaz.

Mutlak değerli denklemler ve eşitsizlikler

Derse git
|−a| = |a|; |a · b| = |a| · |b|; |a|² = a²; √(a²) = |a|; |a + b| ≤ |a| + |b|
burada:
  • a, bherhangi gerçek sayılar

√(a²) = |a| olduğundan √((x − 3)²) = |x − 3| yazılır, x − 3 değil. |a|² = a² ise iki mutlak değerin karesini almaya izin verir.

|f(x)| = a: a < 0 — kök yok; a = 0 ⇒ f(x) = 0; a > 0 ⇒ f(x) = a veya f(x) = −a
burada:
  • f(x)mutlak değerin içindeki ifade
  • abir sayı (x’e bağlı değil)

Sağ taraf bir sayıysa mutlak değer iki denkleme ayrılır; sağ taraf negatifse çözüm yoktur.

|f(x)| = g(x) ⇔ g(x) ≥ 0 ve [ f(x) = g(x) veya f(x) = −g(x) ]
burada:
  • g(x)sağ taraf — x’e bağlı bir ifade

Mutlak değer negatif olmadığından sağ taraf da negatif olamaz: önce g(x) ≥ 0 koşulunu yaz, sonda her kökü bu koşulla kontrol et.

|f(x)| = |g(x)| ⇔ f(x) = g(x) veya f(x) = −g(x)
burada:
  • f, gmutlak değerlerin içindeki ifadeler

İki taraf da negatif olmadığından ek koşul gerekmez. |x − a| = |x − b| (a ≠ b) denkleminin tek kökü a ile b’nin ortasıdır: x = (a + b)/2.

|f| < g ⇔ −g < f < g; |f| > g ⇔ f > g veya f < −g; |f| < |g| ⇔ (f − g)(f + g) < 0
burada:
  • f, gx’e bağlı ifadeler (g sabit de olabilir)

“Küçüktür” bir sistemdir (iki koşul birlikte), “büyüktür” bir birleşimdir (en az biri). İki mutlak değerde iki taraf da negatif olmadığından kare alınabilir: f² < g².

İkinci dereceden eşitsizlikler ve işaret tablosu

Derse git
a > 0, x₁ < x₂: a(x − x₁)(x − x₂) > 0 ⇔ x < x₁ veya x > x₂; a(x − x₁)(x − x₂) < 0 ⇔ x₁ < x < x₂
burada:
  • x₁, x₂üç terimlinin kökleri
  • abaşkatsayı (x²’nin katsayısı)

Neden: x > x₂ iken iki parantez de pozitiftir; kökler arasında x − x₁ > 0 ama x − x₂ < 0’dır; x < x₁ iken ikisi de negatiftir ve çarpım yine pozitif olur. a > 0 için aklında tut: “kökler arasında eksi, dışında artı”.

f(x) = (x − x₁)(x − x₂)…(x − xₙ), x₁ < x₂ < … < xₙ: (xₙ, +∞) aralığında f(x) > 0, her kökten geçerken işaret değişir
burada:
  • x₁, …, xₙçarpanların farklı kökleri, küçükten büyüğe
  • f(x)birinci dereceden çarpanların çarpımı

En büyük kökün sağında bütün parantezler pozitiftir, bu yüzden çarpım da pozitiftir; bir kökten geçerken yalnızca bir parantezin işareti değişir. Bu, bütün çarpanlar (x − a) biçimindeyken, yani x’in katsayısı pozitifken geçerlidir.

(x − a)ⁿ: n çift ⇒ a’da işaret değişmez; n tek ⇒ a’da işaret değişir
burada:
  • nçarpanın kuvveti (kökün katlılığı)
  • açarpanın kökü

Kural paydanın köklerinde de geçerlidir: paydadaki (x − 2)² çarpanı 2’de işaret değiştirmez, ama 2 yine de cevaba dahil değildir.

f(x)/g(x) > 0 ⇔ f(x) · g(x) > 0; f(x)/g(x) ≥ 0 ⇔ f(x) · g(x) ≥ 0 ve g(x) ≠ 0f(x)/g(x) > 0 ⇔ f(x) · g(x) > 0; f(x)/g(x) ≥ 0 ⇔ f(x) · g(x) ≥ 0 ve g(x) ≠ 0
burada:
  • f(x)pay
  • g(x)payda, g(x) ≠ 0

Önce eşitsizliği “kesir ∨ 0” biçimine getir: her şeyi sola topla ve tek bir kesirde birleştir. Sonra payın ve paydanın kökleriyle işaret tablosunu kullan.

√A ⇒ A ≥ 0; B’ye bölme ⇒ B ≠ 0; A/√C ⇒ C > 0√A ⇒ A ≥ 0; B’ye bölme ⇒ B ≠ 0; A/√C ⇒ C > 0
burada:
  • Akarekökün içindeki ifade
  • Bpayda
  • Cpaydadaki kökün içindeki ifade: hem ≥ 0 hem ≠ 0, yani > 0

Her kök ve her payda için bir koşul yaz ve hepsini birlikte sistem olarak çöz.

Parametreli problemler: ikinci dereceden üç terimlinin incelenmesi

Derse git
a ≠ 0: D = b² − 4ac; D > 0 — iki farklı kök; D = 0 — bir kök; D < 0 — gerçek kök yok
burada:
  • a, b, cax² + bx + c = 0 denkleminin katsayıları (parametreye bağlı olabilir)

a = 0 olunca denklem bx + c = 0 olur: b ≠ 0 ise bir kök; b = 0 ise ya kök yoktur ya da her x köktür.

ax² + bx + c > 0 (her x) ⇔ a > 0 ve D < 0; ax² + bx + c < 0 (her x) ⇔ a < 0 ve D < 0
burada:
  • akolların yönü: a > 0 — yukarı, a < 0 — aşağı
  • D < 0parabol Ox eksenini kesmez

Kesin olmayan eşitsizliklerde (≥ 0, ≤ 0) D ≤ 0 alınır. a parametreye bağlıysa a = 0 durumunu ayrıca incele: bx + c her x için işaretini ancak b = 0 iken korur.

x₁ + x₂ = −b/a; x₁ · x₂ = c/a; x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂x₁ + x₂ = −b/a; x₁ · x₂ = c/a; x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂
burada:
  • x₁, x₂ax² + bx + c = 0 denkleminin kökleri

Vieta formülleri ancak kökler varsa işe yarar: her seferinde D ≥ 0 (farklı kökler için D > 0) koşulunu da yaz.

x₀ = −b/(2a); y₀ = f(x₀) = −D/(4a)x₀ = −b/(2a); y₀ = f(x₀) = −D/(4a)
burada:
  • (x₀; y₀)y = ax² + bx + c parabolünün tepe noktası

Tepe noktası I. bölgede: x₀ > 0, y₀ > 0; II.: x₀ < 0, y₀ > 0; III.: x₀ < 0, y₀ < 0; IV.: x₀ > 0, y₀ < 0. Ox üzerinde ⇔ D = 0; Oy üzerinde ⇔ b = 0.

a₁/a₂ ≠ b₁/b₂ — tek çözüm; a₁/a₂ = b₁/b₂ ≠ c₁/c₂ — çözüm yok; a₁/a₂ = b₁/b₂ = c₁/c₂ — sonsuz çözüma₁/a₂ ≠ b₁/b₂ — tek çözüm; a₁/a₂ = b₁/b₂ ≠ c₁/c₂ — çözüm yok; a₁/a₂ = b₁/b₂ = c₁/c₂ — sonsuz çözüm
burada:
  • a₁x + b₁y = c₁, a₂x + b₂y = c₂sistemin denklemleri

Geometrik olarak doğrular kesişir, paraleldir ya da çakışır. Paydada 0 varsa oranlar yerine a₁b₂ − a₂b₁ = 0 koşulunu kontrol et. Ayrıntılar: “Doğrusal denklem sistemleri”.

Köklü (irrasyonel) denklemler ve eşitsizlikler

Derse git
√f(x) = a ⇔ f(x) = a² (a ≥ 0); ∛f(x) = a ⇔ f(x) = a³ (her a için)
burada:
  • f(x)kök içindeki ifade
  • abir sayı; karekökte a < 0 ise çözüm yoktur

a ≥ 0 iken kare almak güvenlidir: f(x) = a² ≥ 0 olduğundan tanım kümesi koşulu kendiliğinden sağlanır. Tek dereceden kök her işaretten olabilir ve küp alma denk bir adımdır; yabancı kök çıkmaz.

A = B ⇒ A² = B²; A² = B² ⇔ A = B veya A = −B
burada:
  • A, Bdenklemin sol ve sağ tarafları (ifadeler)

Kare alma yalnızca tek yönde doğrudur: yeni denklem eskisinin bütün köklerini korur, ama bunlara A = −B denkleminin kökleri de katılır. Yabancı kökler tam olarak bunlardır.

√f(x) = g(x) ⇔ { f(x) = g²(x), g(x) ≥ 0 }
burada:
  • f(x)kök içindeki ifade
  • g(x)denklemin diğer tarafı
  • g(x) ≥ 0yabancı kökleri önceden eleyen koşul

f(x) ≥ 0 koşulunu yazmaya gerek yoktur: f(x) = g²(x) ≥ 0 kendiliğinden sağlanır. g²(x), (g(x))² demektir.

√f(x) = √g(x) ⇔ { f(x) = g(x), g(x) ≥ 0 }; f(x) · √g(x) = 0 ⇔ g(x) = 0 veya { f(x) = 0, g(x) ≥ 0 }
burada:
  • g(x) ≥ 0iki kök içinden daha basit olanına konan koşul (diğeri ona eşittir)
  • f(x) · √g(x)çarpanlarından biri kök olan çarpım

Çarpımda f(x) = 0 denkleminin kökleri yalnızca tanım kümesinde (g(x) ≥ 0) geçerlidir.

t = √f(x), t ≥ 0 ⇒ f(x) = t²
burada:
  • tyeni değişken
  • t ≥ 0t’nin negatif değerleri atılır

Denklemi t için çöz, negatif değerleri at, sonra √f(x) = t denklemine dön. ⁴√x gibi köklerde t = ⁴√x alınır; o zaman √x = t² olur.

√f(x) < a ⇔ 0 ≤ f(x) < a² (a > 0); √f(x) > a ⇔ f(x) > a² (a ≥ 0)
burada:
  • apozitif bir sayı (ikinci durumda negatif olmayan)
  • 0 ≤ f(x)tanım kümesi; “küçüktür” durumunda unutulmamalıdır

a < 0 iken √f(x) < a eşitsizliğinin çözümü yoktur, √f(x) > a ise bütün tanım kümesinde (f(x) ≥ 0) doğrudur. ≤ ve ≥ işaretlerinde eşitlik durumu da çözüme katılır.

√f < g ⇔ { f ≥ 0, g > 0, f < g² }; √f > g ⇔ { g < 0, f ≥ 0 } veya { g ≥ 0, f > g² }
burada:
  • f, gf(x) ve g(x) ifadelerinin kısa yazılışı
  • { … }sistem: bütün koşullar birlikte sağlanır

İkinci durumda iki sistemin çözümlerini birleştiririz (∪). f > g² koşulu f ≥ 0 koşulunu da sağlar.

Fonksiyonlar ve özellikleri

Derse git
a ∈ E(f) ⇔ f(x) = a denkleminin çözümü vardır
burada:
  • D(f)tanım kümesi — x’in alabileceği değerler
  • E(f)görüntü kümesi — y’nin aldığı değerler
  • adenenen sayı

x’i a cinsinden yaz ve bunun hangi a değerleri için mümkün olduğunu bul. Basit durumlarda daha kısa bir yol vardır: (…)² ≥ 0, √(…) ≥ 0, |…| ≥ 0 parçalarını değerlendirmek.

x₁ < x₂ ⇒ f(x₁) < f(x₂) — artan; x₁ < x₂ ⇒ f(x₁) > f(x₂) — azalan
burada:
  • x₁, x₂aralıktan alınan herhangi iki değer
  • f(x₂) − f(x₁)ispatta işaretini incelediğimiz fark

Artan fonksiyonda büyük değişkene büyük değer karşılık gelir; grafik soldan sağa yükselir. Artan ya da azalan bir fonksiyon her değeri en fazla bir kez alır; bu yüzden f(x) = a denkleminin en fazla bir kökü olur.

f(−x) = f(x) — çift fonksiyon; f(−x) = −f(x) — tek fonksiyon
burada:
  • D(f)−x de tanım kümesinde olmalıdır: küme 0’a göre simetriktir
  • f(−x)x yerine −x yazılıp sadeleştirilmiş ifade

Çift fonksiyonun grafiği y eksenine, tek fonksiyonun grafiği orijine göre simetriktir. Fonksiyonların çoğu ne tek ne çifttir.

f(x + T) = f(x)
burada:
  • Tperiyot: T ≠ 0 bir sayı; genellikle en küçük pozitif periyot verilir
  • xtanım kümesinden herhangi bir sayı (x ± T de kümededir)

T bir periyotsa 2T, 3T ve −T de periyottur: f(x + nT) = f(x). Grafik, uzunluğu T olan bir parçanın tekrarından oluşur.

y = f(x − a) + b
burada:
  • ayatay öteleme: a > 0 ise sağa, a < 0 ise sola
  • bdüşey öteleme: b > 0 ise yukarı, b < 0 ise aşağı

Grafiğin her noktası (x, y) → (x + a, y + b) biçiminde taşınır. Tanım kümesi a kadar, görüntü kümesi b kadar kayar.

y = k · f(x); y = f(kx); y = −f(x); y = f(−x); y = |f(x)|
burada:
  • k · f(x)y ekseni boyunca k kat esnetme (k > 1) ya da sıkıştırma (0 < k < 1): (x, y) → (x, ky)
  • f(kx)x ekseni boyunca k kat sıkıştırma (k > 1): (x, y) → (x/k, y)
  • −f(x), f(−x)x eksenine ve y eksenine göre yansıma
  • |f(x)|x ekseninin altındaki parçalar yukarı yansıtılır, gerisi değişmez

Birkaç dönüşüm varsa sırayla çalış: önce x üzerindekiler (öteleme, sıkıştırma), sonra esnetme ve yansımalar, ardından düşey öteleme; dıştaki mutlak değer en sona kalır.

g(f(x)) = x, f(g(x)) = x; D(g) = E(f), E(g) = D(f)
burada:
  • gf’nin tersi; f⁻¹ olarak da yazılır
  • D, Eters fonksiyonda tanım kümesi ile görüntü kümesi yer değiştirir

(a, b) noktası f’nin grafiği üzerindeyse (b, a) noktası g’nin grafiği üzerindedir. Demek ki birbirinin tersi olan fonksiyonların grafikleri y = x doğrusuna göre simetriktir.

Üstel fonksiyon, üstel denklemler ve eşitsizlikler

Derse git
y = aˣ (a > 0, a ≠ 1)
burada:
  • ataban; 1'den farklı sabit pozitif bir sayı
  • xüs; herhangi bir gerçek sayı
  • yfonksiyonun değeri; her zaman pozitif

Üstel fonksiyon: tanım kümesi tüm gerçek sayılar, görüntü kümesi (0, +∞). a > 1 ise artan, 0 < a < 1 ise azalandır.

N(t) = N₀ · a^(t/T)
burada:
  • N₀başlangıç miktarı (t = 0 anında)
  • abir dönemdeki çarpan: %p artışta a = 1 + p/100, %p azalışta a = 1 − p/100, ikiye katlanmada a = 2, yarıya inmede a = 1/2
  • Tbir dönemin uzunluğu (yıl, saat, gün…)
  • tgeçen süre; t/T geçen dönem sayısıdır

Her T sürede büyüklük a ile çarpılır. Bileşik faiz: S = S₀ · (1 + p/100)ⁿ (T = 1 yıl, n yıl sayısı). Radyoaktif bozunma: m = m₀ · (1/2)^(t/T); burada T yarı ömürdür.

(1 + 1/n)ⁿ → e ≈ 2,71828 (n → ∞)(1 + 1/n)ⁿ → e ≈ 2,71828 (n → ∞)
burada:
  • eEuler sayısı; irrasyonel bir sayı, doğal logaritmanın tabanı
  • nfaizin yılda kaç kez işletildiği

e tabanlı y = eˣ fonksiyonuna doğal üstel fonksiyon denir. Bir büyüklük her an kendi miktarıyla orantılı bir hızla değişiyorsa (bakteriler, nüfus, radyoaktif madde) e'nin kuvvetleriyle ifade edilir.

N(t) = N₀ · e^(kt)
burada:
  • N₀başlangıç miktarı
  • khız sabiti: k > 0 büyüme, k < 0 azalma
  • tzaman

Sürekli büyüme ve azalma modeli. e'nin kuvvetleri hesap makinesiyle bulunur: e ≈ 2,718, e⁻¹ ≈ 0,368, e^0,1 ≈ 1,105.

a^f(x) = a^g(x) ⇔ f(x) = g(x) (a > 0, a ≠ 1)
burada:
  • aiki tarafta aynı taban
  • f(x), g(x)üslerdeki ifadeler

Neden doğru: aˣ monotondur ve her değeri yalnızca bir kez alır; bu yüzden eşit kuvvetlerin üsleri de eşittir. aˣ = b denkleminin b > 0 iken tek çözümü vardır, b ≤ 0 iken çözümü yoktur.

a^(x + k) = aˣ · aᵏ
burada:
  • ksabit bir sayı (üslerin farkı)

Üsleri sabit bir sayı kadar farklı olan kuvvetlerin ortak çarpanı aˣ'tir. Onu paranteze alırız, parantezin içinde sıradan bir sayı kalır.

a^(2x) = (aˣ)² = t², t = aˣ > 0
burada:
  • tyeni değişken; aˣ > 0 olduğundan her zaman pozitiftir

a^(2x), aˣ ve sabit terimden oluşan denklem t'ye göre ikinci dereceden bir denkleme dönüşür. a^(−x) = 1/t olduğundan aˣ + a^(−x) içeren denklemler de böyle çözülür.

A · a^(2x) + B · aˣbˣ + C · b^(2x) = 0 | : b^(2x) ⇒ A · t² + B · t + C = 0, t = (a/b)ˣ > 0A · a^(2x) + B · aˣbˣ + C · b^(2x) = 0 | : b^(2x) ⇒ A · t² + B · t + C = 0, t = (a/b)ˣ > 0
burada:
  • a, biki farklı pozitif taban (örneğin 2 ve 3)
  • A, B, Csayısal katsayılar

Homojen denklem: her terimin “derecesi” aynıdır (a^(2x), aˣbˣ, b^(2x)). b^(2x) hiçbir zaman 0 olmadığından ona bölebilir ve tek bilinmeyenli ikinci dereceden bir denklem elde ederiz. En basit durum: aˣ = bˣ ⇔ (a/b)ˣ = 1 ⇔ x = 0.

a > 1: a^f(x) > a^g(x) ⇔ f(x) > g(x); 0 < a < 1: a^f(x) > a^g(x) ⇔ f(x) < g(x)
burada:
  • aortak taban
  • f(x), g(x)üslerdeki ifadeler

Taban 1'den küçükse yön değişir. Sağ taraf negatif ya da sıfırsa çözecek bir şey yoktur: aˣ > −3 her x için doğrudur, aˣ < 0 ise hiçbir zaman.

Logaritma ve özellikleri. Logaritma fonksiyonu

Derse git
logₐb = c ⇔ aᶜ = b (a > 0, a ≠ 1, b > 0)
burada:
  • ataban: a > 0, a ≠ 1
  • blogaritması alınan sayı: b > 0
  • clogaritmanın değeri; herhangi bir gerçek sayı (negatif de olabilir)

Logaritma bir üstür. Aynı eşitlik iki şekilde okunur: 2³ = 8 ⇔ log₂8 = 3. Özel durumlar: logₐ1 = 0, çünkü a⁰ = 1; logₐa = 1, çünkü a¹ = a.

a^(logₐb) = b logₐ(aᶜ) = c
burada:
  • ataban: a > 0, a ≠ 1
  • bpozitif bir sayı
  • cherhangi bir gerçek sayı

Temel logaritma özdeşliği: a'yı b'nin logaritması kadar kuvvete yükseltirsek b'yi geri alırız. Kuvvet alma ve logaritma, toplama ile çıkarma gibi birbirini “geri alır”.

logₐ(xy) = logₐx + logₐy
burada:
  • x, ypozitif sayılar

Çarpımın logaritması, çarpanların logaritmalarının toplamına eşittir. Sağdan sola da okunur: aynı tabanlı logaritmaların toplamı, çarpımın logaritmasıdır.

logₐ(x / y) = logₐx − logₐylogₐ(x / y) = logₐx − logₐy
burada:
  • x, ypozitif sayılar

Bölümün logaritması, bölünenin ve bölenin logaritmalarının farkına eşittir. Özel durum: logₐ(1/y) = −logₐy.

logₐ(xᵖ) = p · logₐx log_(aᵏ) x = (1/k) · logₐxlogₐ(xᵖ) = p · logₐx log_(aᵏ) x = (1/k) · logₐx
burada:
  • xpozitif bir sayı
  • pherhangi bir gerçek sayı
  • ktabanın üssü, k ≠ 0

Logaritması alınan sayının üssü logaritmanın önüne çarpan olarak gelir, tabanın üssü ise tersi olarak: log₈x = log_(2³) x = ⅓ · log₂x.

logₐx = logₖx / logₖa logₐx = 1 / logₓa logₐk · logₖx = logₐxlogₐx = logₖx / logₖa logₐx = 1 / logₓa logₐk · logₖx = logₐx
burada:
  • kyeni taban: k > 0, k ≠ 1 (çoğunlukla 10 veya e)
  • xpozitif bir sayı; ikinci formülde ayrıca x ≠ 1

Taban değiştirme kuralı ve iki sonucu. Hesap makinesinde: logₐx = log x / log a = ln x / ln a.

y = logₐx (a > 0, a ≠ 1, x > 0)
burada:
  • ataban
  • xdeğişken; yalnızca pozitif sayılar

y = aˣ fonksiyonunun tersi. Tanım kümesi (0, +∞), görüntü kümesi tüm gerçek sayılar.

a > 1: logₐx₁ < logₐx₂ ⇔ 0 < x₁ < x₂; 0 < a < 1: logₐx₁ < logₐx₂ ⇔ x₁ > x₂ > 0
burada:
  • x₁, x₂karşılaştırılan pozitif sayılar

Logaritmaları karşılaştırma. Tabanlar farklıysa her logaritmayı 0 veya 1 gibi “dayanak” bir sayıyla karşılaştır: 1 = logₐa, 2 = logₐa².

pH = −log[H⁺] L = 10 · log(I / I₀)pH = −log[H⁺] L = 10 · log(I / I₀)
burada:
  • [H⁺]hidrojen iyonu derişimi (mol/L)
  • Lses düzeyi, desibel (dB)
  • I, I₀ses şiddeti ve işitme eşiği

Saf suda [H⁺] = 10⁻⁷ mol/L olduğundan pH = 7'dir; pH < 7 asidik, pH > 7 bazik ortam demektir. Deprem büyüklüğü de onluk logaritmadır: büyüklük 1 arttığında sismografın kaydettiği titreşimlerin genliği 10 kat, açığa çıkan enerji ise yaklaşık 32 kat artar.

(1 + p/100)ⁿ = 2 ⇒ n = log 2 / log(1 + p/100) ≈ 72 / p(1 + p/100)ⁿ = 2 ⇒ n = log 2 / log(1 + p/100) ≈ 72 / p
burada:
  • pbir dönemdeki artış yüzdesi
  • nikiye katlanmak için gereken dönem sayısı

İkiye katlanma süresi. Yaklaşık 72 kuralı (n ≈ 72/p) küçük oranlarda iyi çalışır ve akıldan hesaplamayı sağlar.

Logaritmik denklemler ve eşitsizlikler

Derse git
logₐf(x) = b ⇔ f(x) = aᵇ
burada:
  • ataban: a > 0, a ≠ 1
  • f(x)logaritmanın içindeki ifade
  • bherhangi bir sayı

En basit logaritmik denklem doğrudan tanımdan çözülür. Burada f(x) > 0 koşulunu ayrıca kontrol etmeye gerek yoktur: aᵇ her zaman pozitiftir.

logₐf(x) = logₐg(x) ⇔ f(x) = g(x), f(x) > 0
burada:
  • f(x), g(x)logaritmaların içindeki ifadeler
  • aiki tarafta aynı taban

Logaritma fonksiyonu monotondur; bu yüzden eşit logaritmaların içleri de eşittir. İçlerden birinin pozitif olması yeterlidir, çünkü diğeri ona eşittir; hangisi daha basitse onu kontrol et.

t = logₐx, −∞ < t < +∞
burada:
  • tyeni değişken; negatif de olabilir

Denklemde yalnızca logₐx ve kuvvetleri varsa t'ye göre sıradan bir denklem elde edilir. t = aˣ dönüşümünden farklı olarak burada t'ye bir kısıtlama yoktur. Yazılışa dikkat: log²x = (log x)², log(x²) ise 2 log x'tir (x > 0).

a^f(x) = b ⇔ f(x) = logₐb (b > 0); A = B ⇒ log A = log B (A > 0, B > 0)
burada:
  • a, bpozitif sayılar, a ≠ 1
  • A, Bdenklemin pozitif tarafları

Logaritma alma: iki tarafı da pozitif olan bir denklemin iki tarafının aynı tabanda logaritması alınabilir. Tabanları aynı sayıya getirilemeyen üstel denklemlerde ve bilinmeyenin hem tabanda hem üste olduğu x^(log x) tipi denklemlerde temel yöntem budur.

a > 1: logₐf(x) > logₐg(x) ⇔ f(x) > g(x) > 0; 0 < a < 1: logₐf(x) > logₐg(x) ⇔ 0 < f(x) < g(x)
burada:
  • f(x), g(x)logaritmaların içindeki ifadeler; ikisi de pozitif olmalı

İki durumda da küçük olan ifadenin pozitif olması yeterlidir; büyük olan o zaman kendiliğinden pozitiftir. Sayıyı da logaritma olarak yaz: b = logₐ(aᵇ).

Radyan ölçüsü, temel trigonometrik özdeşlikler ve indirgeme formülleri

Derse git
α (rad) = α° · π / 180° α° = α (rad) · 180° / πα (rad) = α° · π / 180° α° = α (rad) · 180° / π
burada:
  • α°açının derece ölçüsü
  • α (rad)açının radyan ölçüsü
  • π≈ 3,14; π rad = 180°

İki formül de 180° = π rad eşitliğinden çıkar: dereceyi radyana çevirirken π/180° ile, radyanı dereceye çevirirken 180°/π ile çarparız.

l = R · α S = ½ · R² · α
burada:
  • lyay uzunluğu
  • Sdaire diliminin alanı
  • Ryarıçap
  • αmerkez açı, radyan cinsinden

Tam turda (α = 2π) bu formüller çemberin uzunluğunu 2πR, dairenin alanını πR² verir. Derece ile aynı formüller l = πRα°/180° gibi hantal olurdu.

sin(α + 2πk) = sin α cos(α + 2πk) = cos α tan(α + πk) = tan α
burada:
  • kherhangi bir tam sayı (k ∈ ℤ)
  • 2πtam tur, 360°

Periyot. Sinüs ve kosinüsün periyodu 2π, tanjant ve kotanjantın periyodu π’dir: yarım turdan sonra x ve y koordinatlarının ikisi de işaret değiştirir, oranları ise değişmez.

sin(−α) = −sin α cos(−α) = cos α tan(−α) = −tan α
burada:
  • −αters açı: nokta x eksenine göre simetrik konuma gelir

Tek-çift olma. −α açısında y koordinatı işaret değiştirir, x değiştirmez: kosinüs çift; sinüs, tanjant ve kotanjant tek fonksiyonlardır.

sin²α + cos²α = 1
burada:
  • αherhangi bir açı
  • sin²α(sin α)² demektir, sin(α²) değil

Temel özdeşlik. P(cos α, sin α) noktası birim çemberin üzerindedir; çemberin denklemi x² + y² = 1’dir (Pisagor teoremi). Özdeşlik yalnızca dar açılar için değil, her açı için doğrudur.

tan α = sin α / cos α cot α = cos α / sin α tan α · cot α = 1tan α = sin α / cos α cot α = cos α / sin α tan α · cot α = 1
burada:
  • tan αcos α ≠ 0, yani α ≠ π/2 + πk iken tanımlıdır
  • cot αsin α ≠ 0, yani α ≠ πk iken tanımlıdır

Tanjant ve kotanjant birbirinin çarpmaya göre tersidir; bu yüzden ikisi de tanımlıyken çarpımları 1’dir.

1 + tan²α = 1 / cos²α 1 + cot²α = 1 / sin²α1 + tan²α = 1 / cos²α 1 + cot²α = 1 / sin²α
burada:
  • αbirinci formülde cos α ≠ 0, ikincide sin α ≠ 0

Temel özdeşliği cos²α’ya bölersek birinci formül, sin²α’ya bölersek ikinci formül çıkar. Bunlar tanjanttan doğrudan kosinüse (ya da kotanjanttan sinüse) geçmeyi sağlar.

sin(π − α) = sin α cos(π − α) = −cos αsin(π + α) = −sin α cos(π + α) = −cos αsin(π/2 + α) = cos α cos(π/2 + α) = −sin αsin(π − α) = sin α cos(π − α) = −cos αsin(π + α) = −sin α cos(π + α) = −cos αsin(π/2 + α) = cos α cos(π/2 + α) = −sin α
burada:
  • αherhangi bir açı (kuralı uygularken onu dar açı gibi düşünmek kolaylık sağlar)

En çok kullanılan altı indirgeme formülü; diğerleri tablodadır. Hepsi birim çemberin simetrisinden çıkar.

Toplam-fark, iki kat açı ve yarım açı formülleri

Derse git
cos(α ± β) = cos α · cos β ∓ sin α · sin β
burada:
  • α, βherhangi açılar
  • ∓işaret terstir: toplamda “−”, farkta “+”

Toplamın ve farkın kosinüsü. Kosinüsler çarpımı ile sinüsler çarpımı arasındaki işaret, parantezdekinin tersidir.

sin(α ± β) = sin α · cos β ± cos α · sin β
burada:
  • α, βherhangi açılar
  • ±parantezdekiyle aynı işaret

Toplamın ve farkın sinüsü. İndirgeme formülünden çıkar: sin(α + β) = cos(π/2 − α − β) = cos((π/2 − α) − β), sonra farkın kosinüsü uygulanır.

tan(α ± β) = (tan α ± tan β) / (1 ∓ tan α · tan β)tan(α ± β) = (tan α ± tan β) / (1 ∓ tan α · tan β)
burada:
  • α, βtanjantları tanımlı açılar; payda sıfırdan farklı

sin(α ± β), cos(α ± β)’ya bölünüp pay ve payda cos α · cos β’ya bölünerek elde edilir.

sin 2α = 2 sin α · cos α cos 2α = cos²α − sin²α = 2cos²α − 1 = 1 − 2sin²α
burada:
  • 2αiki kat açı
  • αherhangi bir açı

İki kat açı formülleri. “2α” ile “α” arasında bir köprüdür: soldan sağa açıyı yarıya indirir, sağdan sola ifadeyi toparlar.

tan 2α = 2 tan α / (1 − tan²α)tan 2α = 2 tan α / (1 − tan²α)
burada:
  • αtan α tanımlı ve tan²α ≠ 1

Toplamın tanjantı formülünde β = α alınarak bulunur.

sin²α = (1 − cos 2α) / 2 cos²α = (1 + cos 2α) / 2sin²α = (1 − cos 2α) / 2 cos²α = (1 + cos 2α) / 2
burada:
  • αherhangi bir açı
  • cos 2αiki kat açının kosinüsü

Akılda tutmak için: sinüs “eksi”li, kosinüs “artı”lı; α = 0 koyunca sin²0 = 0 ve cos²0 = 1 çıkmalı.

sin(α/2) = ±√((1 − cos α) / 2) cos(α/2) = ±√((1 + cos α) / 2)tan(α/2) = sin α / (1 + cos α) = (1 − cos α) / sin αsin(α/2) = ±√((1 − cos α) / 2) cos(α/2) = ±√((1 + cos α) / 2)tan(α/2) = sin α / (1 + cos α) = (1 − cos α) / sin α
burada:
  • α/2α/2yarım açı
  • ±işaret α/2 açısının bulunduğu bölgeye göre seçilir

Yarım açı formülleri, kuvvet azaltma formüllerinde α yerine α/2 yazıp karekök alarak bulunur. Tanjant formüllerinde kök ve ± yoktur: işaret kendiliğinden doğru çıkar.

sin α + sin β = 2 sin((α + β)/2) · cos((α − β)/2)sin α − sin β = 2 sin((α − β)/2) · cos((α + β)/2)cos α + cos β = 2 cos((α + β)/2) · cos((α − β)/2)cos α − cos β = −2 sin((α + β)/2) · sin((α − β)/2)sin α + sin β = 2 sin((α + β)/2) · cos((α − β)/2)sin α − sin β = 2 sin((α − β)/2) · cos((α + β)/2)cos α + cos β = 2 cos((α + β)/2) · cos((α − β)/2)cos α − cos β = −2 sin((α + β)/2) · sin((α − β)/2)
burada:
  • (α + β)/2(α + β)/2yarı toplam
  • (α − β)/2(α − β)/2yarı fark

Toplamı çarpıma dönüştürme formülleri. Dikkat: kosinüslerin farkında başta “−” işareti vardır.

sin α · cos β = ½ [sin(α − β) + sin(α + β)]cos α · cos β = ½ [cos(α − β) + cos(α + β)]sin α · sin β = ½ [cos(α − β) − cos(α + β)]
burada:
  • α, βherhangi açılar

Çarpımı toplama dönüştürme formülleri, toplam formüllerini ikişer ikişer toplayarak ya da çıkararak bulunur. Çarpımı toplamla değiştirmek integral almada ve titreşimleri toplarken gerekir.

a · sin x + b · cos x = R · sin(x + φ), R = √(a² + b²), cos φ = a / R, sin φ = b / Ra · sin x + b · cos x = R · sin(x + φ), R = √(a² + b²), cos φ = a / R, sin φ = b / R
burada:
  • a, bsin x ve cos x’in katsayıları (ikisi birden sıfır değil)
  • Rgenlik: ifade [−R, R] aralığındaki bütün değerleri alır
  • φyardımcı açı (faz kayması)

Aynı frekanslı iki titreşimin toplamı yine bir sinüs dalgasıdır ve genliği √(a² + b²)’dir. Fizik ve elektrik mühendisliği bu gerçeği sürekli kullanır.

Trigonometrik fonksiyonlar ve grafikleri

Derse git
y = sin x: D(y) = ℝ, E(y) = [−1, 1], T = 2π, sin(−x) = −sin x
burada:
  • D(y)tanım kümesi: tüm gerçek sayılar (ℝ)
  • E(y)görüntü kümesi
  • Tesas periyot (en küçük pozitif periyot)

Sinüs tek fonksiyondur; bu yüzden sinüs eğrisi başlangıç noktasına göre simetriktir.

y = cos x: D(y) = ℝ, E(y) = [−1, 1], T = 2π, cos(−x) = cos x, cos x = sin(x + π/2)y = cos x: D(y) = ℝ, E(y) = [−1, 1], T = 2π, cos(−x) = cos x, cos x = sin(x + π/2)
burada:
  • D(y)tanım kümesi
  • E(y)görüntü kümesi
  • Tesas periyot (en küçük pozitif periyot)
  • cos x = sin(x + π/2)cos x = sin(x + π/2)kosinüs eğrisi, π/2 sola kaydırılmış sinüs eğrisidir

Sıfırları: x = π/2 + πn; en büyük değeri 1 (x = 2πn’de), en küçük değeri −1 (x = π + 2πn’de); [2πn, π + 2πn] aralıklarında azalan, [π + 2πn, 2π + 2πn] aralıklarında artandır (n ∈ ℤ).

y = tan x: x ≠ π/2 + πn, E(y) = ℝ, T = π, tan(−x) = −tan xy = tan x: x ≠ π/2 + πn, E(y) = ℝ, T = π, tan(−x) = −tan x
burada:
  • x ≠ π/2 + πnx ≠ π/2 + πntanım kümesi: cos x = 0 olan noktalar çıkarılır
  • E(y) = ℝtanjant her gerçek değeri alır
  • Tesas periyot (en küçük pozitif periyot)

Sıfırları: x = πn. Her (−π/2 + πn, π/2 + πn) aralığında tanjant artandır ve her gerçek değeri tam bir kez alır. En büyük ve en küçük değeri yoktur.

y = cot x: x ≠ πn, E(y) = ℝ, T = π, cot x = −tan(x − π/2)y = cot x: x ≠ πn, E(y) = ℝ, T = π, cot x = −tan(x − π/2)
burada:
  • x ≠ πntanım kümesi: sin x = 0 olan noktalar çıkarılır
  • cot x = −tan(x − π/2)cot x = −tan(x − π/2)kotanjant grafiği, tanjant grafiğinin π/2 sağa kaydırılıp x eksenine göre yansıtılmasıdır

Sıfırları: x = π/2 + πn. Kotanjant tek fonksiyondur ve her (πn, π + πn) aralığında azalandır.

y = A · sin(kx + b) + c: T = 2π / |k|, E(y) = [c − |A|, c + |A|], x₀ = −b / ky = A · sin(kx + b) + c: T = 2π / |k|, E(y) = [c − |A|, c + |A|], x₀ = −b / k
burada:
  • Agenliği belirler: genlik |A|; A < 0 ise grafik x eksenine göre yansır
  • kyatay sıkışma katsayısı (k ≠ 0); periyot T = 2π/|k|
  • bbaşlangıç fazı; dalga x₀ = −b/k noktasında “başlar”
  • cdikey kayma; orta çizgi y = c

Aynı kurallar y = A · cos(kx + b) + c için de geçerlidir.

T(sin kx) = T(cos kx) = 2π / |k| T(tan kx) = T(cot kx) = π / |k|T(sin kx) = T(cos kx) = 2π / |k| T(tan kx) = T(cot kx) = π / |k|
burada:
  • kx’in katsayısı (k ≠ 0)
  • Tesas periyot (en küçük pozitif periyot)

Toplamın periyodu: iki periyodun, T₁ ve T₂’nin, tam sayı kez sığdığı en küçük sayı (en küçük ortak katları). π ve 2π/3 için bu 2π’dir: 2π = 2 · π = 3 · (2π/3).

T = 2π / ω ν = 1 / T = ω / (2π)T = 2π / ω ν = 1 / T = ω / (2π)
burada:
  • Tperiyot: bir tam salınımın süresi, s
  • ωaçısal frekans, rad/s
  • νfrekans: saniyedeki tam salınım sayısı, Hz

Bu, T = 2π/|k| formülünün ta kendisidir: t zamanı x’in, ω ise k’nın yerindedir.

Trigonometrik denklemler ve eşitsizlikler

Derse git
sin(arcsin a) = a cos(arccos a) = a tan(arctan a) = aarcsin(−a) = −arcsin a arccos(−a) = π − arccos a arctan(−a) = −arctan a
burada:
  • aarcsin ve arccos için −1 ≤ a ≤ 1, arctan için herhangi bir sayı

arcsin ve arctan tek fonksiyonlardır. arccos ise tek değildir: a ve −a değerlerine birim çemberde y eksenine göre simetrik noktalar karşılık gelir ve açılarının toplamı π’dir.

cos x = a, |a| ≤ 1: x = ±arccos a + 2πn, n ∈ ℤ
burada:
  • averilen sayı; |a| > 1 ise denklemin kökü yoktur
  • nherhangi bir tam sayı (n ∈ ℤ): tam tur sayısı

İki kök serisi: arccos a + 2πn ve −arccos a + 2πn; x eksenine göre simetrik iki nokta.

sin x = a, |a| ≤ 1: x = (−1)ⁿ · arcsin a + πn, n ∈ ℤ
burada:
  • (−1)ⁿn çift ise 1, tek ise −1
  • nherhangi bir tam sayı (n ∈ ℤ): tam tur sayısı

Açık hâli: x = arcsin a + 2πn ve x = π − arcsin a + 2πn. |a| > 1 ise kök yoktur.

tan x = a: x = arctan a + πn; cot x = a: x = arccot a + πn, n ∈ ℤ
burada:
  • aherhangi bir gerçek sayı
  • nherhangi bir tam sayı (n ∈ ℤ): tam tur sayısı

Burada a’ya bir koşul yoktur, çünkü tanjant ve kotanjant bütün gerçek değerleri alır; serinin adımı 2π değil, π’dir.

sin x > a: arcsin a + 2πn < x < π − arcsin a + 2πncos x > a: −arccos a + 2πn < x < arccos a + 2πntan x > a: arctan a + πn < x < π/2 + πnsin x > a: arcsin a + 2πn < x < π − arcsin a + 2πncos x > a: −arccos a + 2πn < x < arccos a + 2πntan x > a: arctan a + πn < x < π/2 + πn
burada:
  • asin ve cos için |a| < 1, tan için herhangi bir sayı
  • nherhangi bir tam sayı (n ∈ ℤ): tam tur sayısı

“<” işaretli eşitsizliklerde çemberin kalan yayı alınır. |a| ≥ 1 ise cevap grafikten bir bakışta okunur: örneğin sin x > 1 eşitsizliğinin çözümü yoktur, sin x ≤ 1 ise her x için doğrudur.

Vektörler

Derse git
AB⃗ = (x₂ − x₁, y₂ − y₁)
burada:
  • A(x₁, y₁)vektörün başlangıç noktası
  • B(x₂, y₂)vektörün bitiş noktası

Vektörün koordinatlarını bulmak için bitiş noktasının koordinatlarından başlangıcın koordinatları çıkarılır (“bitiş eksi başlangıç”). Kural uzayda da geçerlidir.

|a⃗| = √(x² + y²)
burada:
  • x, ya⃗ vektörünün koordinatları
  • |a⃗|vektörün uzunluğu (büyüklüğü)

Bu, Pisagor teoremidir. Uzayda vektörün üç koordinatı vardır ve |a⃗| = √(x² + y² + z²): örneğin (2, 3, 6) vektörünün uzunluğu √(4 + 9 + 36) = 7'dir.

a⃗ ± b⃗ = (x₁ ± x₂, y₁ ± y₂) k · a⃗ = (k · x₁, k · y₁)
burada:
  • a⃗ = (x₁, y₁), b⃗ = (x₂, y₂)verilen vektörler
  • kbir sayı (skaler)

Vektörler koordinat koordinat toplanır ve çıkarılır; bir sayıyla çarpınca her koordinat o sayıyla çarpılır.

a⃗ ∥ b⃗ ⇔ x₁ / x₂ = y₁ / y₂ ⇔ x₁y₂ − x₂y₁ = 0a⃗ ∥ b⃗ ⇔ x₁ / x₂ = y₁ / y₂ ⇔ x₁y₂ − x₂y₁ = 0
burada:
  • x₁, y₁, x₂, y₂a⃗ ve b⃗ vektörlerinin koordinatları

Paralel vektörlerin koordinatları orantılıdır: b⃗ = k · a⃗. İkinci yazım, bir koordinat sıfır olduğunda da işe yarar.

a⃗ · b⃗ = |a⃗| · |b⃗| · cos φ
burada:
  • φvektörler arasındaki açı, 0° ≤ φ ≤ 180°
  • |a⃗|, |b⃗|vektörlerin uzunlukları

İç çarpım bir vektör değil, bir sayıdır (skalerdir); bu yüzden skaler çarpım da denir. a⃗ · a⃗ = |a⃗|².

a⃗ · b⃗ = x₁x₂ + y₁y₂ cos φ = (x₁x₂ + y₁y₂) / (|a⃗| · |b⃗|)a⃗ · b⃗ = x₁x₂ + y₁y₂ cos φ = (x₁x₂ + y₁y₂) / (|a⃗| · |b⃗|)
burada:
  • x₁, y₁, x₂, y₂a⃗ ve b⃗ vektörlerinin koordinatları

Koordinatlarla iç çarpım, karşılıklı koordinatların çarpımlarının toplamıdır. Uzayda z₁z₂ eklenir.

a⃗ ⊥ b⃗ ⇔ a⃗ · b⃗ = 0 ⇔ x₁x₂ + y₁y₂ = 0
burada:
  • a⃗, b⃗sıfırdan farklı vektörler

İç çarpımın işareti açıyı gösterir: > 0 dar açı, = 0 dik açı (dik vektörler), < 0 geniş açı.

Permütasyon ve kombinasyon

Derse git
N = n₁ · n₂ · … · nₖ
burada:
  • n₁, n₂, …, nₖher adımdaki seçenek sayısı
  • Ntoplam sonuç sayısı

Çarpma yoluyla sayma: seçim art arda birkaç adımda yapılıyorsa (“hem bu hem o”), her adımdaki seçenek sayıları çarpılır.

N = n + m
burada:
  • n, mortak elemanı olmayan iki gruptaki seçenek sayıları

Toplama yoluyla sayma: seçim “ya bu ya o” biçimindeyse ve gruplar ortak eleman içermiyorsa seçenek sayıları toplanır.

P(n, n) = n!
burada:
  • nsıralanan farklı elemanların sayısı

Permütasyon sayısı: n farklı elemanı bir sıraya dizmenin yol sayısı. Birinci yer için n, ikinci yer için n − 1 seçenek kalır ve böyle devam eder.

P(n, r) = n! / (n − r)! = n · (n − 1) · … · (n − r + 1)P(n, r) = n! / (n − r)! = n · (n − 1) · … · (n − r + 1)
burada:
  • ntoplam eleman sayısı
  • rseçilip sıralanan eleman sayısı (r ≤ n)

r'li permütasyon: n elemandan r tanesini seçip sıralarız; sıra önemlidir. Sağ tarafta n'den başlayarak azalan r tane çarpan vardır.

C(n, r) = n! / (r! · (n − r)!) = P(n, r) / r!C(n, r) = n! / (r! · (n − r)!) = P(n, r) / r!
burada:
  • ntoplam eleman sayısı
  • rseçilen eleman sayısı; sıra dikkate alınmaz

Kombinasyon: n elemandan r tanesini yalnızca seçeriz; sıra önemli değildir. r elemanlı her grup permütasyonlarda r! kez sayıldığı için r!'e böleriz.

C(n, r) = C(n, n − r) C(n, r) + C(n, r + 1) = C(n + 1, r + 1) C(n, 0) = C(n, n) = 1
burada:
  • n, rr ≤ n olan doğal sayılar

Birinci özellik: r eleman seçmek, kalan n − r elemanı “dışarıda bırakmak” demektir. İkinci özellik Pascal üçgeninin kurulma kuralıdır: C(5, 2) + C(5, 3) = 10 + 10 = 20 = C(6, 3).

(a + b)ⁿ = C(n, 0)aⁿ + C(n, 1)aⁿ⁻¹b + C(n, 2)aⁿ⁻²b² + … + C(n, n)bⁿ
burada:
  • ndoğal sayı üs
  • C(n, r)binom katsayıları

Binom açılımı. Genel terim: C(n, r) · aⁿ⁻ʳ · bʳ. Açılımda n + 1 terim vardır, katsayıların toplamı 2ⁿ'dir. (a − b)ⁿ açılımında işaretler sırayla değişir: +, −, +, …

6Geometri: derinlemesineİleri

Çember: kiriş, teğet, merkez ve çevre açılar

Derse git
AB = 2√(R² − d²)
burada:
  • ABkirişin uzunluğu
  • Rçemberin yarıçapı
  • dmerkezin kirişe uzaklığı (OH)

OAH üçgeninde Pisagor teoremi: AH² + d² = R², AB ise AH’nin iki katıdır. Merkeze yakın olan kiriş daha uzundur.

OA ⊥ PA, PA = PB = √(PO² − R²)
burada:
  • A, Bdeğme noktaları
  • PA, PBP’den çizilen teğet parçaları
  • POP’nin merkeze uzaklığı
  • Ryarıçap

Teğet, değme noktasına çizilen yarıçapa diktir. Bir noktadan çembere çizilen teğet parçaları eşittir ve PO, APB açısının açıortayıdır.

∠ACB = ½ · ∠AOB
burada:
  • ∠AOBAB yayını gören merkez açı; yayın ölçüsüne eşittir
  • ∠ACBaynı yayı gören çevre açı (C çemberin üzerindedir)

Çevre açının ölçüsü gördüğü yayın ölçüsünün yarısıdır; yani aynı yayı gören merkez açının yarısına eşittir.

AP · PB = CP · PD PA · PB = PT²
burada:
  • AP · PB = CP · PDAB ve CD kirişleri çemberin içindeki P noktasında kesişir
  • PA · PB = PT²P çemberin dışındadır: kesen çemberi A ve B noktalarında keser (PA dış parça, PB kesenin tamamı), PT teğet parçasıdır

Kesişen kirişlerin parçalarının çarpımları eşittir. Dış noktadan: kesenin tamamı ile dış parçasının çarpımı teğetin karesine eşittir; bu yüzden iki kesen için de PA · PB = PC · PD’dir.

r = A / u, u = (a + b + c) / 2; dik üçgende: R = c / 2, r = (a + b − c) / 2r = A / u, u = (a + b + c) / 2; dik üçgende: R = c / 2, r = (a + b − c) / 2
burada:
  • riç teğet çemberin yarıçapı
  • Rçevrel çemberin yarıçapı
  • Aüçgenin alanı
  • uyarı çevre
  • a, b, cüçgenin kenarları; dik üçgende a, b dik kenarlar, c hipotenüstür

I merkezini köşelere birleştirince üçgen, yüksekliği r olan üç üçgene ayrılır: A = ½r(a + b + c) = r · u. Dik üçgende hipotenüs çevrel çemberin çapıdır; r ise eşit teğet parçalarından elde edilir.

∠A + ∠C = ∠B + ∠D = 180° AB + CD = BC + AD
burada:
  • ∠A + ∠C = ∠B + ∠D = 180°ABCD kirişler dörtgeninin karşılıklı açıları
  • AB + CD = BC + ADABCD teğetler dörtgeninin karşılıklı kenarları

Karşılıklı açılarının toplamı 180° olan bir dörtgenin köşelerinden bir çember geçer; karşılıklı kenarlarının toplamları eşit olan dışbükey bir dörtgenin içine bir çember çizilebilir.

Sinüs ve kosinüs teoremleri. Üçgen çözümü

Derse git
sin(180° − α) = sin α cos(180° − α) = −cos α tan(180° − α) = −tan α
burada:
  • α0°’den 180°’ye kadar herhangi bir açı (tanjant için α ≠ 90°)
  • 180° − αα’yı 180°’ye tamamlayan açı: α geniş açıysa bu açı dar açıdır

İndirgeme formülleri: geniş açının sinüsü, kosinüsü ve tanjantı dar açıya indirgenir. Sinüs değişmez; kosinüs ve tanjant işaret değiştirir.

S = ½ab · sin C = ½bc · sin A = ½ac · sin B
burada:
  • a, büçgenin iki kenarı
  • Cbu kenarlar arasındaki açı
  • Süçgenin alanı

Üçgenin alanı, iki kenarının çarpımı ile bu kenarlar arasındaki açının sinüsünün çarpımının yarısına eşittir. C = 90° olduğunda dik üçgenin bilinen S = ½ab formülü elde edilir.

a / sin A = b / sin B = c / sin C = 2Ra / sin A = b / sin B = c / sin C = 2R
burada:
  • a, b, cüçgenin kenarları
  • A, B, Cbu kenarların karşısındaki açılar
  • Rüçgenin çevrel çemberinin yarıçapı

Üçgenin kenarları karşılarındaki açıların sinüsleriyle orantılıdır; ortak oran çevrel çemberin çapına eşittir. Buradan a = 2R · sin A.

c² = a² + b² − 2ab · cos C
burada:
  • caranan kenar
  • a, bdiğer iki kenar
  • Ca ile b arasındaki açı, yani c’nin karşısındaki açı

Bir kenarın karesi, diğer iki kenarın kareleri toplamından bu iki kenarın ve aralarındaki açının kosinüsünün çarpımının iki katının çıkarılmasına eşittir. C = 90° olunca cos C = 0 olur ve Pisagor teoremi elde edilir.

cos C = (a² + b² − c²) / (2ab)cos C = (a² + b² − c²) / (2ab)
burada:
  • a, b, cüçgenin üç kenarı
  • Cc kenarının karşısındaki açı

Aynı teorem kosinüse göre çözülmüş hâlidir: üç kenardan açıyı bulur. Kosinüs 0° ile 180° arasındaki açıyı tek türlü belirlediği için burada belirsizlik yoktur.

S = √(p(p − a)(p − b)(p − c)), p = (a + b + c) / 2S = √(p(p − a)(p − b)(p − c)), p = (a + b + c) / 2
burada:
  • a, b, cüçgenin kenarları
  • pyarı çevre (bazı kitaplarda u ile gösterilir)
  • Süçgenin alanı

Heron formülü; adını, onu 1. yüzyılda Metrika adlı kitabında ispatlayan İskenderiyeli Heron’dan alır. p − a, p − b ve p − c sayılarının hepsi pozitifse bu kenarlara sahip bir üçgen vardır.

R = abc / (4S)R = abc / (4S)
burada:
  • Rçevrel çemberin yarıçapı
  • a, b, ckenarlar
  • Salan

Sinüs teoreminden c = 2R · sin C, alan formülünden sin C = 2S / (ab) olur. Yerine koyunca c = 4RS / (ab), buradan R = abc / (4S) bulunur.

Analitik geometri: doğru ve çember denklemleri

Derse git
AB = √((x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²)
burada:
  • x₁, y₁A noktasının koordinatları
  • x₂, y₂B noktasının koordinatları
  • ABnoktalar arasındaki uzaklık

İki nokta arasındaki uzaklık, koordinat farklarının kareleri toplamının kareköküdür. Noktaların sırası önemli değildir: (x₁ − x₂)² = (x₂ − x₁)². Bu aynı zamanda AB⃗ vektörünün uzunluğudur.

M((x₁ + x₂) / 2, (y₁ + y₂) / 2)M((x₁ + x₂) / 2, (y₁ + y₂) / 2)
burada:
  • x₁, y₁, x₂, y₂uç noktalar A ve B’nin koordinatları
  • MAB’nin orta noktası

Orta noktanın her koordinatı, uç noktaların karşılık gelen koordinatlarının aritmetik ortalamasıdır. Bu, AM⃗ = ½ · AB⃗ eşitliğinden çıkar.

Ax + By + C = 0
burada:
  • x, ydoğrunun herhangi bir noktasının koordinatları
  • A, Bikisi birden sıfır olamayan katsayılar
  • Csabit terim

Doğrunun genel denklemi. B = 0 olunca düşey doğru x = −C/A, A = 0 olunca yatay doğru y = −C/B, C = 0 olunca başlangıç noktasından geçen bir doğru elde edilir.

y = kx + b, k = tan α = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)y = kx + b, k = tan α = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)
burada:
  • keğim (Türkiye’de çoğunlukla m ile gösterilir: y = mx + n)
  • αdoğru ile x ekseninin pozitif yönü arasındaki açı (α ≠ 90°)
  • bdoğrunun y eksenini kestiği (0, b) noktasının ordinatı
  • (x₁, y₁), (x₂, y₂)doğrunun iki noktası, x₁ ≠ x₂

k > 0 ise α dar açıdır ve doğru yükselir; k < 0 ise α geniş açıdır ve doğru alçalır; k = 0 ise doğru yataydır. Düşey bir doğrunun (α = 90°) eğimi yoktur; denklemi x = x₀ biçimindedir.

y − y₀ = k(x − x₀)
burada:
  • (x₀, y₀)doğrunun verilen bir noktası
  • keğim

Verilen M₀(x₀, y₀) noktasından geçen ve eğimi k olan doğrunun denklemi. x = x₀ yazınca y = y₀ çıkar; doğru gerçekten M₀’dan geçer.

(x − x₁) / (x₂ − x₁) = (y − y₁) / (y₂ − y₁)(x − x₁) / (x₂ − x₁) = (y − y₁) / (y₂ − y₁)
burada:
  • (x₁, y₁), (x₂, y₂)doğrunun iki noktası (x₁ ≠ x₂, y₁ ≠ y₂)
  • x, ydoğrunun herhangi bir noktasının koordinatları

İki noktadan geçen doğrunun denklemi. Her kesir, (x, y) noktasının birinci noktadan ikinciye giden yolun ne kadarını ilgili eksen boyunca aldığını gösterir; bir doğru üzerinde bu kısımlar eşittir.

l₁ ∥ l₂ ⇔ k₁ = k₂, b₁ ≠ b₂ l₁ ⊥ l₂ ⇔ k₁ · k₂ = −1
burada:
  • l₁, l₂y = k₁x + b₁ ve y = k₂x + b₂ doğruları
  • k₁, k₂eğimleri

Paralel doğruların eğimleri eşittir; dik doğruların eğimlerinin çarpımı ise −1’dir, yani k₂ = −1/k₁.

l₁ ⊥ l₂ ⇔ A₁A₂ + B₁B₂ = 0 l₁ ∥ l₂ ⇒ A₁B₂ − A₂B₁ = 0
burada:
  • l₁, l₂A₁x + B₁y + C₁ = 0 ve A₂x + B₂y + C₂ = 0 doğruları
  • (A₁, B₁), (A₂, B₂)normal vektörleri

Genel biçimde: normal vektörlerin skaler çarpımı sıfırsa doğrular diktir; normal vektörler doğrusalsa (paralelse) doğrular paraleldir ya da çakışıktır.

d = |Ax₀ + By₀ + C| / √(A² + B²)d = |Ax₀ + By₀ + C| / √(A² + B²)
burada:
  • (x₀, y₀)verilen nokta
  • Ax + By + C = 0doğrunun genel denklemi
  • dnoktanın doğruya uzaklığı

Noktayı genel denklemin sol tarafında yerine koy, mutlak değerini al ve normal vektörün uzunluğuna böl. d = 0 ancak nokta doğru üzerindeyken çıkar.

(x − a)² + (y − b)² = R²
burada:
  • (a, b)çemberin merkezi
  • Ryarıçap
  • (x, y)çemberin herhangi bir noktası

Çemberin denklemi. Merkez başlangıç noktasındaysa: x² + y² = R². Burada a ve b merkezin koordinatlarıdır; doğru denklemindeki sayılarla karıştırma.

d < R — 2 ortak nokta; d = R — 1 (teğet); d > R — ortak nokta yok
burada:
  • dçemberin merkezinin doğruya uzaklığı
  • Rçemberin yarıçapı

Teğet, değme noktasına çizilen yarıçapa diktir (bkz. “Çember: kiriş, teğet, merkez ve çevre açılar” dersi).

7Uzay geometri: uzaydaki şekillerİleri

Uzayda doğrular ve düzlemler

Derse git
∠(a, b) = ∠(a′, b), a′ ∥ a, 0° < ∠(a, b) ≤ 90°
burada:
  • a, baykırı doğrular
  • a′a’ya paralel olup b’yi kesen doğru

Aykırı doğrular arasındaki açı: doğrulardan birini diğerini kesene kadar paralel ötelenir. Bu açı 90°’den büyük olmaz; 90° ise aykırı doğrulara dik denir.

AM² = AH² + HM²
burada:
  • AMeğik
  • AHdikme — A noktasının düzleme uzaklığı
  • HMeğiğin izdüşümü

AHM dik üçgeninde Pisagor teoremi. Sonuçlar: dikme her eğikten kısadır; aynı noktadan çizilen eşit eğiklerin izdüşümleri eşittir ve tersi de doğrudur; uzun eğiğin izdüşümü de uzundur.

a ⊂ α: a ⊥ HM ⇔ a ⊥ AM
burada:
  • aα düzleminde eğiğin M ayağından geçen doğru
  • HMeğiğin izdüşümü
  • AMeğik

Üç dikme teoremi: düzlemde eğiğin ayağından izdüşüme dik çizilen doğru eğiğin kendisine de diktir; tersi de doğrudur. “Üç dikme”: AH ⊥ α, a ⊥ HM ve a ⊥ AM.

sin φ = AH / AM, cos φ = HM / AM, tan φ = AH / HMsin φ = AH / AM, cos φ = HM / AM, tan φ = AH / HM
burada:
  • φeğik ile düzlem arasındaki açı (AHM üçgeninde M köşesindeki açı)
  • AHnoktanın düzleme uzaklığı
  • HMizdüşüm
  • AMeğik

Aynı noktadan çizilen eğiklerden düzlemle büyük açı yapanı daha kısadır: AM = AH / sin φ.

S′ = S · cos φ
burada:
  • S′bir çokgenin düzlemdeki dik izdüşümünün alanı
  • Sçokgenin alanı
  • φçokgenin düzlemi ile izdüşüm düzlemi arasındaki açı

Dik izdüşümün alanı teoremi. Bir sonraki derste piramidin yanal alanı bu formülle tek satırda bulunacak.

dM = (dA + dB) / 2 (A ve B aynı tarafta), dM = |dA − dB| / 2 (farklı taraflarda)dM = (dA + dB) / 2 (A ve B aynı tarafta), dM = |dA − dB| / 2 (farklı taraflarda)
burada:
  • dA, dBAB doğru parçasının uçlarının düzleme uzaklıkları
  • dMdoğru parçasının M orta noktasının düzleme uzaklığı

Birinci durumda dikmeler bir yamuk oluşturur ve formül onun orta tabanıdır; ikinci durumda doğru parçası düzlemi keser.

Çok yüzlüler: prizma ve piramit

Derse git
K − A + Y = 2
burada:
  • Kköşe sayısı
  • Aayrıt sayısı
  • Yyüz sayısı

Euler teoremi her dışbükey çok yüzlü için geçerlidir; sayımı kontrol etmenin harika bir yoludur.

S = 2(ab + bc + ca), V = a · b · c
burada:
  • a, b, cdikdörtgenler prizmasının boyutları
  • Stüm alan (altı yüzün toplamı)
  • Vhacim

Altı yüz üç eş çifttir: ab, bc ve ca. Hacim, taban alanı ile yüksekliğin çarpımıdır.

d² = a² + b² + c²
burada:
  • dcisim köşegeni

“Uzayda Pisagor teoremi”: önce taban köşegeni AC² = a² + b², sonra ACC₁ dik üçgeninde AC₁² = AC² + c².

S = 6a², V = a³, d = a√3
burada:
  • aküpün ayrıtı

Küp için a = b = c. Yüz köşegeni a√2, cisim köşegeni a√3’tür.

Syanal = Ptaban · h, Stüm = Syanal + 2S_taban, V = Staban · h
burada:
  • Ptabantaban çevresi
  • Stabantaban alanı
  • hyükseklik

Syanal = Ptaban · h formülü dik prizma içindir: yan yüzleri yüksekliği h olan dikdörtgenlerdir. V = Staban · h ise her prizma için geçerlidir.

Syanal = ½ · Ptaban · m, V = ⅓ · Staban · h
burada:
  • mapotem
  • hpiramidin yüksekliği
  • Stabantaban alanı

Yanal alan formülü düzgün piramit içindir (bütün yan yüzlerin yüksekliği m’dir). Hacim formülü her piramit için geçerlidir: piramidin hacmi, aynı tabanlı ve aynı yükseklikli prizmanın hacminin üçte biridir. Örneğin küp, ortak tepeli üç eş kare piramide ayrılır; her birinin hacmi a³/3’tür.

m² = h² + r², l² = h² + R²
burada:
  • r, Rtabanın iç teğet ve çevrel çemberlerinin yarıçapları (OM ve OA)
  • lyan ayrıt

Düzgün piramitte iki dik üçgen: SOM (apotemle) ve SOA (yan ayrıtla). Kare için r = a/2, R = a√2/2; eşkenar üçgen için r = a√3/6, R = a√3/3.

h = r · tan φ, Syanal = Staban / cos φh = r · tan φ, Syanal = Staban / cos φ
burada:
  • φyan yüzlerin tabanla yaptığı iki yüzlü açı (hepsi eşit)
  • rtabanın iç teğet çemberinin yarıçapı

İkinci formül, «Uzayda doğrular ve düzlemler» dersindeki S′ = S · cos φ formülüdür: taban, yanal yüzeyin izdüşümüdür.

S₁ / S₂ = k², V₁ / V₂ = k³S₁ / S₂ = k², V₁ / V₂ = k³
burada:
  • kbenzerlik oranı (karşılık gelen uzunlukların oranı)
  • S₁, S₂karşılık gelen alanlar (kesitler, yüzeyler)
  • V₁, V₂benzer cisimlerin hacimleri

Benzer cisimlerin alanları benzerlik oranının karesi, hacimleri ise küpü oranındadır; bu, her benzer cisim (küp, prizma, piramit, silindir, küre) için geçerlidir.

V = ⅓ · h · (S₁ + S₂ + √(S₁ · S₂)), Syanal = ½ · (P₁ + P₂) · m
burada:
  • S₁, S₂kesik piramidin taban alanları
  • P₁, P₂tabanların çevreleri
  • h, mkesik piramidin yüksekliği ve (düzgünse) apotemi

Hacim formülü iki piramidin hacimleri farkından elde edilir; yanal alan formülü eş yamukların alanlarının toplamıdır (düzgün kesik piramit için).

Dönel cisimler: silindir, koni ve küre

Derse git
Syanal = 2πrh, Stüm = 2πr(r + h), V = πr²h
burada:
  • rtaban yarıçapı
  • hyükseklik (= ana doğru)

Tüm alan = yanal alan + iki taban: 2πrh + 2πr².

Syanal = πrl, Stüm = πr(r + l), V = ⅓ · πr²h
burada:
  • rtaban yarıçapı
  • lana doğru
  • hyükseklik

Yanal alan dilimin alanıdır: ½ · l · 2πr = πrl. Koni piramide benzer: hacmi, aynı taban ve yükseklikteki silindirin hacminin üçte biridir.

Syanal = π(r₁ + r₂)l, V = ⅓ · πh(r₁² + r₁r₂ + r₂²)
burada:
  • r₁, r₂taban yarıçapları
  • l, hana doğru ve yükseklik

Hacim iki koninin hacimleri farkıdır; kesik piramidin V = ⅓ · h · (S₁ + S₂ + √(S₁ · S₂)) formülünün dairesel biçimidir.

r² = R² − d²
burada:
  • Rkürenin yarıçapı
  • dmerkezin kesen düzleme uzaklığı
  • rkesitin (dairenin) yarıçapı

OO₁K dik üçgeninde Pisagor teoremi: O₁ kesitin merkezi, K kesit çemberinin bir noktasıdır.

S = 4πR², V = (4/3)πR³S = 4πR², V = (4/3)πR³
burada:
  • Sküre yüzeyinin alanı
  • Vkürenin hacmi

Küre yüzeyinin alanı büyük dairenin alanının dört katıdır. Hacim formülü integralle türetilebilir (bkz. «İntegral alma yöntemleri»).

Vkapak = πH²(R − H/3), Vsektör = ⅔ · πR²HVkapak = πH²(R − H/3), Vsektör = ⅔ · πR²H
burada:
  • Hkapağın yüksekliği
  • Rkürenin yarıçapı

Kapağın küresel yüzeyinin alanı 2πRH’dir. H = R olduğunda kapak bir yarım küredir: V = ⅔πR³.

R = l² / (2h), ρ = rh / (r + l)R = l² / (2h), ρ = rh / (r + l)
burada:
  • Rkoninin dış teğet küresinin yarıçapı
  • ρkoninin iç teğet küresinin yarıçapı
  • r, h, lkoninin yarıçapı, yüksekliği, ana doğrusu

Birincisi: eksen kesitinde (h − R)² + r² = R² ⇒ R = (h² + r²) / (2h) = l² / (2h). İkincisi: ρ = S / p; burada S = rh eksen kesitinin alanı, p = r + l yarı çevresidir.

8Türev ve uygulamalarıİleri

Dizilerin ve fonksiyonların limiti

Derse git
lim (n→∞) c = c lim (n→∞) 1/n = 0 lim (n→∞) 1/nᵏ = 0 (k > 0) lim (n→∞) qⁿ = 0 (|q| < 1)lim (n→∞) c = c lim (n→∞) 1/n = 0 lim (n→∞) 1/nᵏ = 0 (k > 0) lim (n→∞) qⁿ = 0 (|q| < 1)
burada:
  • csabit sayı
  • kpozitif üs
  • q|q| < 1 olan bir sayı (sonsuz azalan geometrik dizinin ortak çarpanı gibi)

Temel limitler: karmaşık ifadelerin limitini her zaman bu basit limitlere indirgeriz.

lim (aₙ ± bₙ) = A ± B lim (aₙ · bₙ) = A · B lim (aₙ/bₙ) = A / B (B ≠ 0)lim (aₙ ± bₙ) = A ± B lim (aₙ · bₙ) = A · B lim (aₙ/bₙ) = A / B (B ≠ 0)
burada:
  • A, Blim aₙ = A ve lim bₙ = B — sonlu limitler

Limit kuralları yalnızca iki limit de sonlu olduğunda (bölümde ayrıca B ≠ 0 iken) uygulanır.

lim (n→∞) (1 + 1/n)ⁿ = e ≈ 2,71828lim (n→∞) (1 + 1/n)ⁿ = e ≈ 2,71828
burada:
  • eirrasyonel bir sayı; doğal logaritmanın (ln x = logₑ x) ve eˣ fonksiyonunun tabanı

İkinci temel limit: (1 + 1/n)ⁿ dizisi artan ve sınırlı olduğundan limiti vardır; bu limit e sayısıdır.

lim (n→∞) (1 + k/n)ⁿ = eᵏlim (n→∞) (1 + k/n)ⁿ = eᵏ
burada:
  • ksabit sayı (negatif de olabilir)

Sonuç: n = k · m yazarsak (1 + 1/m)^(km) = ((1 + 1/m)ᵐ)ᵏ → eᵏ elde edilir.

lim (x→a) f(x) = A ⇔ lim (x→a⁻) f(x) = lim (x→a⁺) f(x) = A
burada:
  • lim (x→a⁻)soldan limit (x < a)
  • lim (x→a⁺)sağdan limit (x > a)

Limit, ancak iki tek taraflı limit de var ve eşitse vardır.

lim (x→∞) (aₘxᵐ + … + a₀)/(bₖxᵏ + … + b₀) = aₘ/bₖ, eğer m = klim (x→∞) (aₘxᵐ + … + a₀)/(bₖxᵏ + … + b₀) = aₘ/bₖ, eğer m = k
burada:
  • m, kpayın ve paydanın dereceleri
  • aₘ, bₖbaş katsayılar (en yüksek dereceli terimlerin katsayıları, ≠ 0)

x → ∞ iken rasyonel fonksiyonun limiti: m < k ise 0, m = k ise aₘ/bₖ, m > k ise sonlu limit yoktur (∞).

lim (x→0) sin x / x = 1lim (x→0) sin x / x = 1
burada:
  • xradyan cinsinden açı

Temel trigonometrik limit.

lim (x→0) sin kx / x = k lim (x→0) tan x / x = 1 lim (x→0) (1 − cos x)/x² = 1/2lim (x→0) sin kx / x = k lim (x→0) tan x / x = 1 lim (x→0) (1 − cos x)/x² = 1/2
burada:
  • ksabit sayı, k ≠ 0

Sonuçlar: sin kx / x = k · sin kx / (kx); tan x / x = (sin x / x) · (1 / cos x); 1 − cos x = 2sin²(x/2) ≈ 2 · (x/2)² = x²/2.

lim (x→x₀) f(x) = f(x₀) ⇔ lim (Δx→0) Δf = 0
burada:
  • x₀incelenen nokta
  • Δx, Δfdeğişkenin ve fonksiyonun artımları

Sürekliliğin iki denk yazılışı: limit değere eşittir ya da küçük artım küçük artım verir.

Artım ve türevin tanımı

Derse git
Δx = x − x₀ Δf = f(x₀ + Δx) − f(x₀)
burada:
  • x₀başlangıç noktası (değişkenin eski değeri)
  • x = x₀ + Δxdeğişkenin yeni değeri
  • Δxdeğişkenin artımı, Δx ≠ 0
  • Δffonksiyonun artımı (Δy de yazılır)

Artım her zaman “yeni değer eksi eski değer” olarak hesaplanır; hem değişken hem de fonksiyon için.

Δf / Δx = (f(x₀ + Δx) − f(x₀)) / ΔxΔf / Δx = (f(x₀ + Δx) − f(x₀)) / Δx
burada:
  • Δf / ΔxΔf / Δxx₀ ile x₀ + Δx arasındaki ortalama değişim hızı
  • Δffonksiyonun artımı
  • Δxdeğişkenin artımı, Δx ≠ 0

Ortalama değişim hızı. Yol–zaman fonksiyonu için bu, ortalama hızdır: Δs / Δt.

k = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁) = Δf / Δxk = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁) = Δf / Δx
burada:
  • (x₁, y₁), (x₂, y₂)grafiğin iki noktası (A ve B)
  • kkesenin eğimi

Kesenin eğimi (Türkiye’de genellikle m ile gösterilir, burada k yazıyoruz). k > 0 ise kesen soldan sağa yükselir, k < 0 ise alçalır.

f′(x₀) = lim (Δx→0) Δf / Δx = lim (Δx→0) (f(x₀ + Δx) − f(x₀)) / Δxf′(x₀) = lim (Δx→0) Δf / Δx = lim (Δx→0) (f(x₀ + Δx) − f(x₀)) / Δx
burada:
  • f′(x₀)x₀ noktasındaki türev; bir sayı (“f türev x sıfır” diye okunur)
  • lim (Δx→0)Δx sıfıra yaklaşırken limit
  • Δf, Δxfonksiyonun ve değişkenin artımı

Türevin tanımı: türev anlık değişim hızıdır, yani Δx → 0 iken ortalama değişim hızının limitidir. Geometrik dille teğetin eğimidir.

Türevin geometrik ve fiziksel anlamı. Teğet denklemi

Derse git
f′(x₀) = k = tan α
burada:
  • f′(x₀)fonksiyonun x₀ noktasındaki türevi
  • kteğetin eğimi
  • αteğetin x ekseninin pozitif yönüyle yaptığı açı (0° ≤ α < 180°, α ≠ 90°)
  • x₀değme noktasının apsisi

Türevin geometrik anlamı: f′(x₀), grafiğe apsisi x₀ olan noktada çizilen teğetin eğimidir.

y = f(x₀) + f′(x₀) · (x − x₀)
burada:
  • x₀değme noktasının apsisi
  • f(x₀)değme noktasının ordinatı
  • f′(x₀)teğetin eğimi
  • x, yteğet üzerindeki herhangi bir noktanın koordinatları

Grafiğe apsisi x₀ olan noktada çizilen teğetin denklemi. Cevap genellikle y = kx + b biçimine getirilir.

f′(x₀) = k
burada:
  • kverilen doğrunun eğimi
  • x₀aranan değme noktasının apsisi

Paralellik koşulu: teğetin eğimi verilen doğrunun eğimine eşittir. Denklemin kaç kökü varsa o kadar teğet vardır; kök yoksa böyle bir teğet de yoktur.

k₁ · k₂ = −1
burada:
  • k₁birinci doğrunun eğimi
  • k₂ikinci doğrunun eğimi

Diklik koşulu. Buradan k₂ = −1/k₁ çıkar: eğimi “ters çevir ve işaretini değiştir”.

y = f(x₀) − (1 / f′(x₀)) · (x − x₀)y = f(x₀) − (1 / f′(x₀)) · (x − x₀)
burada:
  • f′(x₀)teğetin eğimi (f′(x₀) ≠ 0)
  • −1 / f′(x₀)−1 / f′(x₀)normal doğrunun eğimi

Normal doğrunun denklemi. f′(x₀) = 0 ise teğet yatay, normal ise x = x₀ düşey doğrusudur.

v(t) = x′(t)
burada:
  • x(t)cismin t anındaki konumu (m)
  • tzaman (s)
  • v(t)anlık hız (m/s)

Türevin fiziksel anlamı. v > 0 ise cisim eksenin pozitif yönünde (ileri), v < 0 ise ters yönde (geri) hareket eder, v = 0 ise o anda durur.

a(t) = v′(t) = x″(t)
burada:
  • a(t)ivme (m/s²)
  • v′(t)hızın türevi
  • x″(t)konumun ikinci türevi

İvme hızın birinci, konumun ise ikinci türevidir.

I(t) = q′(t) P(t) = W′(t)
burada:
  • q(t)iletkenin kesitinden geçen yük (C)
  • I(t)akım şiddeti (A)
  • W(t)yapılan iş (J)
  • P(t)güç (W)

Akım şiddeti yükün, güç ise işin zamana göre türevidir. Okuldaki I = q / t ve P = W / t formülleri akım ve güç sabitken geçerlidir.

C′(x) ≈ C(x + 1) − C(x)
burada:
  • C(x)x birim ürünün üretim maliyeti (manat)
  • C′(x)marjinal maliyet (manat/birim)

Marjinal maliyet, bir sonraki (x + 1). birimin yaklaşık maliyetidir. Aynı fikir biyolojide de geçerlidir: n(t) bakteri sayısıysa n′(t) koloninin büyüme hızıdır (bakteri/saat).

Türev tablosu

Derse git
C′ = 0 x′ = 1 (kx + b)′ = k
burada:
  • Cherhangi bir sabit sayı (7, π, e², ln 5)
  • xdeğişken
  • k, bsabit sayılar; k doğrunun eğimidir

İçinde x olmayan bir sayının türevi 0’dır; doğrunun türevi sabittir ve eğimine eşittir.

(xⁿ)′ = n · xⁿ⁻¹
burada:
  • nüs — herhangi bir gerçek sayı (doğal, negatif, kesirli)
  • xⁿ⁻¹üssü 1 azaltılmış kuvvet
  • xdeğişken; n kesirliyse x > 0, n negatif tam sayıysa x ≠ 0

Kuvvet kuralı: üssü katsayı olarak öne indir ve üssü 1 azalt.

(√x)′ = 1 / (2√x) (∛x)′ = 1 / (3∛x²) (1 / xⁿ)′ = −n / xⁿ⁺¹(√x)′ = 1 / (2√x) (∛x)′ = 1 / (3∛x²) (1 / xⁿ)′ = −n / xⁿ⁺¹
burada:
  • √xkarekök; formül x > 0 için geçerlidir
  • ∛xküp kök; formül x ≠ 0 için geçerlidir
  • nbir doğal sayı; 1 / xⁿ için x ≠ 0

Kuvvet kuralının n = 1/2, n = 1/3 ve negatif n için özel durumları. Akılda tutmak yararlıdır ama unutsan bile fonksiyonu üslü biçimde yazarak her zaman yeniden elde edebilirsin.

(eˣ)′ = eˣ (aˣ)′ = aˣ · ln a
burada:
  • ee ≈ 2,718, doğal logaritmanın tabanı
  • aüstel fonksiyonun tabanı: a > 0, a ≠ 1
  • ln atabanın doğal logaritması: a > 1 için ln a > 0, 0 < a < 1 için ln a < 0

Üstel fonksiyonun türevi fonksiyonun kendisiyle orantılıdır; e tabanı için katsayı ln e = 1’dir.

(ln x)′ = 1 / x (logₐ x)′ = 1 / (x · ln a)(ln x)′ = 1 / x (logₐ x)′ = 1 / (x · ln a)
burada:
  • xdeğişken, x > 0
  • alogaritmanın tabanı: a > 0, a ≠ 1
  • ln atabanın doğal logaritması, sabit bir sayı

Logaritma yalnızca x > 0 için tanımlıdır, bu yüzden formüller de yalnızca orada geçerlidir. a = e iken ln e = 1 olur ve ikinci formül birinciye dönüşür.

(sin x)′ = cos x (cos x)′ = −sin x
burada:
  • xradyan cinsinden açı (π radyan = 180°)
  • sin x, cos xx’in sinüsü ve kosinüsü

Sinüsün türevi kosinüs, kosinüsün türevi eksi sinüstür. (0, π) aralığında sin x > 0’dır ve cos x azalır; eksi işaretinin nedeni budur.

(tan x)′ = 1 / cos² x (cot x)′ = −1 / sin² x(tan x)′ = 1 / cos² x (cot x)′ = −1 / sin² x
burada:
  • xradyan cinsinden açı (π radyan = 180°)
  • cos² xcos² x = (cos x)²; tan x için cos x ≠ 0, yani x ≠ π/2 + πk
  • sin² xsin² x = (sin x)²; cot x için sin x ≠ 0, yani x ≠ πk
  • kherhangi bir tam sayı

Ayrıca (tan x)′ = 1 + tan² x ve (cot x)′ = −(1 + cot² x). Yine “co” ile başlayan fonksiyon eksi işaretini alır.

Toplamın, çarpımın ve bölümün türevi

Derse git
(u ± v)′ = u′ ± v′
burada:
  • u, vx’e bağlı türevlenebilir fonksiyonlar
  • u′, v′bu fonksiyonların türevleri

Toplamın (farkın) türevi, türevlerin toplamına (farkına) eşittir. Kural istenen sayıda terim için geçerlidir: (u₁ + u₂ + … + uₙ)′ = u₁′ + u₂′ + … + uₙ′.

(C · u)′ = C · u′
burada:
  • Csabit bir sayı (örneğin 5, −3, π, 1/2)
  • ux’e bağlı türevlenebilir bir fonksiyon

Sabit çarpan türevin dışına çıkarılır. Paydadaki sabit de bir çarpandır: x³/6 = (1/6) · x³.

(aₙxⁿ + … + a₂x² + a₁x + a₀)′ = n · aₙxⁿ⁻¹ + … + 2a₂x + a₁
burada:
  • aₙ, …, a₁, a₀polinomun katsayıları (sabit sayılar); a₀ sabit terimdir
  • npolinomun derecesi (bir doğal sayı)

Polinomun türevi terim terim alınır: her terime (xᵏ)′ = k · xᵏ⁻¹ uygulanır, katsayı korunur, sabit terim a₀ ise kaybolur. Türevin derecesi bir azalır.

(u · v)′ = u′ · v + u · v′
burada:
  • u, vçarpanlar — x’e bağlı türevlenebilir fonksiyonlar
  • u′, v′çarpanların türevleri

Çarpımın türevi: “birincinin türevi çarpı ikinci, artı birinci çarpı ikincinin türevi”. Terimlerin yeri değişebilir: u · v′ + u′ · v de doğrudur.

(u · v · w)′ = u′ · v · w + u · v′ · w + u · v · w′
burada:
  • u, v, wx’e bağlı üç türevlenebilir çarpan

Kaç çarpan varsa o kadar terim olur: her terimde sırayla yalnızca bir çarpanın türevi alınır, diğerleri olduğu gibi kalır.

(u / v)′ = (u′ · v − u · v′) / v²(u / v)′ = (u′ · v − u · v′) / v²
burada:
  • upay — x’e bağlı türevlenebilir bir fonksiyon
  • vpayda, v ≠ 0
  • u′, v′payın ve paydanın türevleri

Bölümün türevi: paydaki “−” yüzünden terimlerin sırası önemlidir — pay her zaman u′ · v ile başlar; paydada v’nin karesi vardır.

(1 / v)′ = −v′ / v² (C / v)′ = −C · v′ / v²(1 / v)′ = −v′ / v² (C / v)′ = −C · v′ / v²
burada:
  • Csabit sayı (pay)
  • vpayda, v ≠ 0
  • v′paydanın türevi

Payı sabit olan kesrin türevi. Dikkat: (C / v)′ ≠ C / v′.

Bileşke fonksiyonun türevi (zincir kuralı)

Derse git
(f(g(x)))′ = f′(g(x)) · g′(x)
burada:
  • g(x)iç fonksiyon
  • fdış fonksiyon
  • f′(g(x))dış fonksiyonun türevi; iç fonksiyon içinde değişmeden kalır
  • g′(x)iç fonksiyonun türevi

Bileşke fonksiyonun türevi, dış fonksiyonun (iç fonksiyonda hesaplanan) türevi ile iç fonksiyonun türevinin çarpımına eşittir.

dy/dx = dy/du · du/dxdy/dx = dy/du · du/dx
burada:
  • uara değişken, u = g(x)
  • dy/dudy/duy’nin u’ya göre türevi (dış türev)
  • du/dxdu/dxu’nun x’e göre türevi (iç türev)

Leibniz gösterimi. Sanki sıradan kesirlerdeki gibi du “sadeleşiyor”; akılda tutmak için kullanışlıdır ama bir ispat değildir. Bisiklet örneğinde: dy/du = 2 (tekerleğin her turunda 2 m), du/dx = 3, yani dy/dx = 6.

(f(kx + b))′ = k · f′(kx + b)
burada:
  • kx’in katsayısı, yani iç fonksiyonun türevi: (kx + b)′ = k
  • bsabit terim; ayrı bir çarpan vermez, yalnızca içeride kalır
  • f′dış fonksiyonun tablodaki türevi

Parantezi x gibi düşünüp türev al, sonra x’in katsayısıyla çarp. Örneğin (sin 3x)′ = 3 cos 3x, (e^(−2x))′ = −2e^(−2x).

(uⁿ)′ = n · uⁿ⁻¹ · u′ (√u)′ = u′ / (2√u)(uⁿ)′ = n · uⁿ⁻¹ · u′ (√u)′ = u′ / (2√u)
burada:
  • uiç fonksiyon u(x)
  • nherhangi bir gerçek üs (negatif ve kesirli üsler de dahil)
  • u′iç fonksiyonun türevi

Kuvvet ve kök. 1/uⁿ biçimindeki kesirleri önce u⁻ⁿ, kökleri de kuvvet olarak yaz: ∛u = u^(1/3). O zaman bölüm kuralına gerek kalmaz.

(eᵘ)′ = eᵘ · u′ (aᵘ)′ = aᵘ · ln a · u′ (ln u)′ = u′ / u(eᵘ)′ = eᵘ · u′ (aᵘ)′ = aᵘ · ln a · u′ (ln u)′ = u′ / u
burada:
  • uiç fonksiyon u(x)
  • aüstel fonksiyonun tabanı: a > 0, a ≠ 1
  • ln atabanın doğal logaritması, sabit bir sayı
  • u′iç fonksiyonun türevi

Üstel ve logaritmik fonksiyonlar. (ln u)′ = u′/u formülünü şöyle hatırla: “içerinin türevi bölü içeri”. ln u için iç fonksiyon pozitif olmalıdır.

(sin u)′ = cos u · u′ (cos u)′ = −sin u · u′
burada:
  • uiç fonksiyon (açı radyan cinsinden)
  • u′iç fonksiyonun türevi

Sinüs ve kosinüs. u argümanı değişmeden kalır, (cos u)′ içindeki eksi işareti de kaybolmaz.

(tan u)′ = u′ / cos² u (cot u)′ = −u′ / sin² u(tan u)′ = u′ / cos² u (cot u)′ = −u′ / sin² u
burada:
  • uiç fonksiyon
  • cos² u, sin² uiç fonksiyonun tamamının kosinüsünün (sinüsünün) karesi

Tanjant ve kotanjant: iç fonksiyonun türevi kesrin payına yazılır.

(f(g(h(x))))′ = f′(g(h(x))) · g′(h(x)) · h′(x)
burada:
  • fdış katman
  • gorta katman
  • hiç katman

Üç katman, üç çarpan; her katmanın türevi, içinde duran ifadede hesaplanır. Leibniz gösteriminde: dy/dx = dy/du · du/dv · dv/dx; burada u = g(v), v = h(x).

Artan ve azalan fonksiyonlar. Ekstremumlar

Derse git
x ∈ (a, b) için f′(x) > 0 ⇒ f, (a, b) aralığında artan; x ∈ (a, b) için f′(x) < 0 ⇒ f, (a, b) aralığında azalan
burada:
  • f′(x)x noktasındaki türev — o noktadaki teğetin eğimi
  • (a, b)fonksiyonun tanım kümesinin içinde kalan bir açık aralık
  • ⇒“ise” anlamına gelir

Monotonluk için yeter şart: türev pozitifse fonksiyon artan, negatifse azalandır.

f′(x) = 0, x ∈ (a, b) ⇒ f(x) = C
burada:
  • f′(x) = 0aralığın her noktasında teğet yataydır
  • Csabit bir sayı

Sabitlik koşulu: türevi bir aralıkta sıfır olan fonksiyon o aralıkta sabittir.

x₀ bir ekstremum noktası ve f′(x₀) tanımlı ⇒ f′(x₀) = 0
burada:
  • x₀yerel maksimum ya da minimum noktası (tanım kümesinin bir iç noktası)
  • f′(x₀)x₀ noktasındaki türev; sıfır olması teğetin yatay olması demektir

Ekstremum için gerek şart (Fermat teoremi): türevlenebilir bir fonksiyonun ekstremum noktasında teğet yataydır.

f′: + → − ⇒ x₀ yerel maksimum noktası; f′: − → + ⇒ x₀ yerel minimum noktası
burada:
  • x₀kritik nokta (f bu noktada süreklidir)
  • + → −f′, x₀’ın solunda pozitif, sağında negatiftir
  • − → +f′, x₀’ın solunda negatif, sağında pozitiftir

Ekstremum için yeter şart (birinci türev testi): türev, kritik noktadan geçerken işaret değiştirmelidir. İşaret değişmiyorsa ekstremum yoktur.

f′(x₀) = 0, f″(x₀) < 0 ⇒ x₀ yerel maksimum noktası; f′(x₀) = 0, f″(x₀) > 0 ⇒ x₀ yerel minimum noktası
burada:
  • x₀durağan nokta: f′(x₀) = 0
  • f″(x₀)x₀ noktasındaki ikinci türev — f′’nün kendi değişim hızı

İkinci türev testi. f″(x₀) = 0 ise test bir şey söylemez — işaret tablosuna dön.

Kapalı aralıkta en büyük ve en küçük değer. Optimizasyon problemleri

Derse git
M = max {f(a), f(x₁), …, f(xₖ), f(b)}, m = min {f(a), f(x₁), …, f(xₖ), f(b)}
burada:
  • a, baralığın uç noktaları
  • x₁, …, xₖ(a, b) açık aralığının içindeki kritik noktalar
  • M, mf’nin [a, b] üzerindeki en büyük ve en küçük değeri

Kapalı aralıkta sürekli bir fonksiyonun en büyük ve en küçük değeri, uç noktalardaki ve içteki kritik noktalardaki değerler arasından seçilir.

f(x) = x + k/x (x > 0): f′(x) = 1 − k/x² = 0 → x = √k, fₘᵢₙ = f(√k) = 2√kf(x) = x + k/x (x > 0): f′(x) = 1 − k/x² = 0 → x = √k, fₘᵢₙ = f(√k) = 2√k
burada:
  • kpozitif bir sabit
  • xpozitif değişken
  • 2√ktoplamın en küçük değeri

x < √k iken f′ < 0, x > √k iken f′ > 0; tek kritik nokta en küçük değeri verir. Optimumda iki terim eşittir: x = k/x = √k.

V(x) = x(a − 2x)², 0 < x < a/2; V′(x) = (a − 2x)(a − 6x) = 0 → x = a/6, Vₘₐₓ = 2a³/27V(x) = x(a − 2x)², 0 < x < a/2; V′(x) = (a − 2x)(a − 6x) = 0 → x = a/6, Vₘₐₓ = 2a³/27
burada:
  • akare levhanın kenarı
  • xköşelerden kesilen karelerin kenarı (kutunun yüksekliği)
  • a − 2xkutu tabanının kenarı
  • Vkutunun hacmi

Kare levhadan üstü açık kutu: köşelerden kenarı a/6 olan kareler kes.

V = πr²h → h = V/(πr²); S(r) = 2πr² + 2V/r; S′(r) = 4πr − 2V/r² = 0 → r³ = V/(2π), h = 2rV = πr²h → h = V/(πr²); S(r) = 2πr² + 2V/r; S′(r) = 4πr − 2V/r² = 0 → r³ = V/(2π), h = 2r
burada:
  • rtabanın yarıçapı
  • hsilindirin yüksekliği
  • Vverilen hacim
  • Stoplam yüzey alanı: iki taban 2πr² ve yanal yüzey 2πrh

Hacmi verilen kapalı bir silindir, yüksekliği çapına eşit olduğunda en az malzemeyle yapılır.

R(p) = p · q(p), Π(p) = (p − c) · q(p)
burada:
  • pbir ürünün satış fiyatı (manat)
  • q(p)bu fiyatta satılan ürün sayısı
  • cbir ürünün maliyeti
  • R, Πgelir (hasılat) ve kâr

Gelir, fiyat ile satış miktarının çarpımıdır; kâr için satılan her ürünün maliyeti düşülür.

9İlkel fonksiyon ve integralİleri

İlkel fonksiyon

Derse git
F′(x) = f(x) ⇔ ∫ f(x) dx = F(x) + C
burada:
  • F(x)f(x)’in herhangi bir ilkel fonksiyonu
  • Ckeyfî sabit (herhangi bir gerçek sayı)
  • dxintegralin x’e göre alındığını gösterir

İlkel fonksiyonların genel biçimi. DİM’in “genel biçimini bulunuz” sorusunda cevapta mutlaka + C bulunmalıdır.

∫ xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C, n ≠ −1∫ xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C, n ≠ −1
burada:
  • n−1 dışında herhangi bir gerçek üs (kesirli ve negatif de)

Kuvvet fonksiyonunun ilkel fonksiyonu: üssü bir artır ve yeni üsse böl.

∫ (f(x) ± g(x)) dx = ∫ f(x) dx ± ∫ g(x) dx ∫ k · f(x) dx = k · ∫ f(x) dx
burada:
  • f, gilkel fonksiyonu olan fonksiyonlar
  • ksabit çarpan, k ≠ 0

Kural 1 ve 2: toplamın ilkel fonksiyonu ilkel fonksiyonların toplamıdır; sabit çarpan integral işaretinin dışına alınabilir. İkisi de türevin ilgili kurallarından çıkar.

∫ f(kx + b) dx = (1/k) · F(kx + b) + C, k ≠ 0∫ f(kx + b) dx = (1/k) · F(kx + b) + C, k ≠ 0
burada:
  • Ff’nin tablodaki ilkel fonksiyonu
  • kx + bdoğrusal iç fonksiyon

Kural 3. Nedeni zincir kuralıdır: (F(kx + b))′ = k · f(kx + b), bu yüzden fazladan gelen k çarpanını 1/k ile “söndürürüz”.

s(t) = ∫ v(t) dt v(t) = ∫ a(t) dt
burada:
  • s(t)konum (hareket denklemi)
  • v(t)hız
  • a(t)ivme

Her integral alma bir sabit getirir; onu başlangıç koşulundan buluruz.

İntegral ve eğrisel yamuğun alanı

Derse git
S = F(b) − F(a)
burada:
  • Seğrisel yamuğun alanı
  • Ff’nin herhangi bir ilkel fonksiyonu (F′ = f)
  • a, baralığın uçları (a < b)

Eğrisel yamuğun alanı, ilkel fonksiyonun b ve a’daki değerlerinin farkına eşittir.

∫ₐᵇ f(x) dx = F(x)|ₐᵇ = F(b) − F(a)
burada:
  • Ff’nin herhangi bir ilkel fonksiyonu
  • F(x)|ₐᵇ“F’nin a’dan b’ye değişimi” gösterimi, yani F(b) − F(a)

Newton–Leibniz formülü Riemann toplamlarının limitini ilkel fonksiyona bağlar. C gerekmez: (F(b) + C) − (F(a) + C) = F(b) − F(a).

∫ₐᵃ f(x) dx = 0 ∫ₘⁿ f(x) dx = −∫ₙᵐ f(x) dx ∫ₐᵇ f(x) dx = ∫ₐᵏ f(x) dx + ∫ₖᵇ f(x) dx
burada:
  • m, nherhangi iki sınır; ikinci integralde yerleri değiştirilmiştir
  • ka ile b arasındaki bir nokta

Sınırlar eşitse integral 0’dır; sınırların yeri değişince işaret değişir; aralık bölününce integraller toplanır (toplamsallık). Toplam ve sabit çarpan kuralları ilkel fonksiyondaki gibidir.

∫₋ₐᵃ f(x) dx = 0 (f tek) ∫₋ₐᵃ f(x) dx = 2∫₀ᵃ f(x) dx (f çift)
burada:
  • [−a; a]0’a göre simetrik bir aralık

Tek fonksiyonun grafiği orijine göre simetriktir — sağ ve sol parçalar birbirini götürür. Çift fonksiyonda iki yarı eşittir.

S = ∫ₐᵇ (f(x) − g(x)) dx, f(x) ≥ g(x)
burada:
  • f(x)üstteki eğri
  • g(x)alttaki eğri (Ox ekseni için g(x) = 0)
  • a, bgenellikle kesişim noktalarının apsisleri

İki eğri arasındaki şeklin alanı: “üstteki eksi alttaki”.

s = ∫ₐᵇ v(t) dt (v(t) ≥ 0) W = ∫ₐᵇ F(x) dx
burada:
  • v(t)hız, m/s; a, b — başlangıç ve bitiş anları, s
  • F(x)x noktasındaki kuvvet, N; a, b — başlangıç ve bitiş konumları, m
  • s, Wyol (m) ve iş (J)

Yol hızın, iş ise kuvvetin integralidir.

10Kalkülüs (Analiz)Üniversite

Limit ve süreklilik

Derse git
lim (f ± g) = A ± B lim (f · g) = A · B lim (f / g) = A / B (B ≠ 0) lim (c · f) = c · Alim (f ± g) = A ± B lim (f · g) = A · B lim (f / g) = A / B (B ≠ 0) lim (c · f) = c · A
burada:
  • Alim (x→a) f(x), sonlu bir sayı
  • Blim (x→a) g(x), sonlu bir sayı
  • cbir sabit

Limit kuralları yalnızca A ve B limitleri var ve sonlu olduğunda geçerlidir; aksi hâlde belirsizlik ortaya çıkabilir.

lim (x→0) sin x / x = 1lim (x→0) sin x / x = 1
burada:
  • xradyan cinsinden açı (derece değil!)

Birinci önemli limit

lim (n→∞) (1 + 1/n)ⁿ = e ≈ 2,71828 lim (x→0) (1 + x)^(1/x) = elim (n→∞) (1 + 1/n)ⁿ = e ≈ 2,71828 lim (x→0) (1 + x)^(1/x) = e
burada:
  • eEuler sayısı, doğal logaritmanın tabanı
  • nsınırsız büyüyen doğal sayı

İkinci önemli limit. Sonuçlar: lim (n→∞) (1 + k/n)ⁿ = eᵏ, lim (x→0) (eˣ − 1)/x = 1, lim (x→0) ln(1 + x)/x = 1.

f, [a, b] aralığında sürekli ve f(a) · f(b) < 0 ⇒ ∃ c ∈ (a, b): f(c) = 0
burada:
  • [a, b]kapalı aralık (uç noktalar dahil)
  • f(a) · f(b) < 0fonksiyonun uç noktalardaki işaretleri zıttır
  • ∃ c“öyle bir c vardır”, f'nin bir kökü

Ara değer teoremi (Bolzano teoremi). Daha genel olarak: sürekli bir fonksiyon f(a) ile f(b) arasındaki her değeri alır.

Türev ve türev alma kuralları

Derse git
f′(x₀) = lim (h→0) (f(x₀ + h) − f(x₀)) / hf′(x₀) = lim (h→0) (f(x₀ + h) − f(x₀)) / h
burada:
  • f′(x₀)x₀ noktasındaki türev, teğetin eğimi
  • h = Δxdeğişkenin artımı
  • f(x₀ + h) − f(x₀) = Δyfonksiyonun artımı

Bu limit varsa f, x₀'da türevlenebilirdir. Gösterimler: f′(x), y′, dy/dx (Leibniz) ve zamana göre türev için ẋ (Newton).

(u ± v)′ = u′ ± v′ (c · u)′ = c · u′
burada:
  • u, vx'in türevlenebilir fonksiyonları
  • csabit

Doğrusallık: toplamın türevi türevlerin toplamıdır, sabit çarpan türevin dışına çıkar.

(u · v)′ = u′ · v + u · v′
burada:
  • u′, v′çarpanların türevleri

Çarpım kuralı (Leibniz kuralı)

(u / v)′ = (u′ · v − u · v′) / v²(u / v)′ = (u′ · v − u · v′) / v²
burada:
  • vpayda, v ≠ 0

Bölüm kuralı

(f(g(x)))′ = f′(g(x)) · g′(x) dy/dx = dy/du · du/dx(f(g(x)))′ = f′(g(x)) · g′(x) dy/dx = dy/du · du/dx
burada:
  • giç fonksiyon, u = g(x)
  • fdış fonksiyon, y = f(u)

Zincir kuralı (bileşke fonksiyonun türevi)

(f⁻¹)′(y₀) = 1 / f′(x₀), y₀ = f(x₀)(f⁻¹)′(y₀) = 1 / f′(x₀), y₀ = f(x₀)
burada:
  • f⁻¹f'nin ters fonksiyonu
  • f′(x₀)x₀'daki türev, f′(x₀) ≠ 0

Ters fonksiyonun türevi: birbirinin tersi olan iki fonksiyonun grafiklerinin karşılık gelen noktalardaki eğimleri birbirinin çarpmaya göre tersidir.

f″(x) = (f′(x))′ f⁽ⁿ⁾(x) = (f⁽ⁿ⁻¹⁾(x))′
burada:
  • f″ikinci türev, eğimin değişim hızı (fizikte ivme)
  • f⁽ⁿ⁾n. mertebeden türev

Kullanışlı örüntüler: (eᵏˣ)⁽ⁿ⁾ = kⁿeᵏˣ; sin x'in türevleri 4 adımda bir tekrar eder: sin → cos → −sin → −cos → sin.

Türevin uygulamaları

Derse git
y = f(a) + f′(a) · (x − a)
burada:
  • adeğme noktasının apsisi
  • f(a)değme noktasının ordinatı
  • f′(a)teğetin eğimi

Teğet denklemi. Normal doğrunun (teğete dik doğrunun) eğimi −1/f′(a)'dır.

f(a + Δx) ≈ f(a) + f′(a) · Δx dy = f′(x) · dx
burada:
  • Δxdeğişkendeki küçük değişim
  • dydiferansiyel, teğet boyunca değişim

Doğrusal yaklaşım: a'nın yakınında grafik neredeyse kendi teğetiyle çakışır.

f(x) ≈ f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)/2! · (x − a)² + … + f⁽ⁿ⁾(a)/n! · (x − a)ⁿf(x) ≈ f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)/2! · (x − a)² + … + f⁽ⁿ⁾(a)/n! · (x − a)ⁿ
burada:
  • n!faktöriyel: 1 · 2 · … · n
  • nTaylor polinomunun derecesi

Taylor formülü; a = 0 için Maclaurin formülü denir. Terim sayısı arttıkça a'nın yakınındaki yaklaşım iyileşir.

lim (x→a) f(x)/g(x) = lim (x→a) f′(x)/g′(x)lim (x→a) f(x)/g(x) = lim (x→a) f′(x)/g′(x)
burada:
  • f, gikisi de 0'a ya da ikisi de ∞'a gider (0/0 veya ∞/∞)
  • f′/g′f′/g′pay ve payda AYRI AYRI türevlenir; sağdaki limit var olmalıdır

L'Hospital kuralı. a noktası ±∞ da olabilir; gerekirse kural tekrar uygulanır.

İntegral: belirsiz ve belirli integral

Derse git
∫ f(x) dx = F(x) + C, F′(x) = f(x)
burada:
  • ∫integral işareti
  • f(x)integrali alınan fonksiyon
  • dxintegrasyon değişkeninin x olduğunu gösterir
  • Ckeyfi sabit

Belirsiz integral, ilkel fonksiyonların tüm ailesidir. Doğrusallık: ∫ (a · f + b · g) dx = a ∫ f dx + b ∫ g dx.

∫ f(kx + b) dx = (1/k) · F(kx + b) + C∫ f(kx + b) dx = (1/k) · F(kx + b) + C
burada:
  • Ff'nin bir ilkel fonksiyonu
  • k, bsabitler, k ≠ 0

Doğrusal argüman kuralı: ∫ cos 3x dx = (1/3) sin 3x + C, ∫ e²ˣ⁺¹ dx = (1/2) e²ˣ⁺¹ + C, ∫ dx/(2x − 5) = (1/2) ln|2x − 5| + C.

∫ₐᵇ f(x) dx = lim (n→∞) ∑ᵢ₌₁ⁿ f(xᵢ*) · Δx, Δx = (b − a)/n∫ₐᵇ f(x) dx = lim (n→∞) ∑ᵢ₌₁ⁿ f(xᵢ*) · Δx, Δx = (b − a)/n
burada:
  • a, bintegralin alt ve üst sınırları
  • xᵢ*i. alt aralıkta seçilen nokta
  • Δxher alt aralığın genişliği

Belirli integralin tanımı (Riemann). ∫ işareti “toplam” (summa) sözcüğünün uzatılmış S harfidir; dx ise Δx'i hatırlatır.

d/dx ∫ₐˣ f(t) dt = f(x)d/dx ∫ₐˣ f(t) dt = f(x)
burada:
  • ∫ₐˣ f(t) dtalan fonksiyonu A(x), üst sınırı değişken olan integral
  • tintegrasyon değişkeni (x ile karışmasın diye farklı harf)

Temel teorem, 1. kısım: türev almak integrali “geri alır”.

∫ₐᵇ f(x) dx = F(b) − F(a) = F(x) |ₐᵇ
burada:
  • Ff'nin herhangi bir ilkel fonksiyonu
  • F(x) |ₐᵇF(b) − F(a) farkının kısa gösterimi

Newton–Leibniz formülü (temel teoremin 2. kısmı). C sabiti farkta sadeleşir; bu yüzden herhangi bir ilkel fonksiyon kullanılabilir.

S = ∫ₐᵇ (f(x) − g(x)) dx
burada:
  • füstteki eğri: [a, b]'de f(x) ≥ g(x)
  • galttaki eğri
  • a, bgenellikle eğrilerin kesişme noktalarının apsisleri

İki eğri arasındaki alan: “üstteki eksi alttaki”, sonra integral.

f̄ = 1/(b − a) · ∫ₐᵇ f(x) dxf̄ = 1/(b − a) · ∫ₐᵇ f(x) dx
burada:
  • f̄f'nin [a, b] aralığındaki ortalama değeri
  • b − aaralığın uzunluğu

İntegraller için ortalama değer teoremi: sürekli bir f, aralığın bir c noktasında tam olarak f̄ değerini alır. Yüksekliği f̄ olan dikdörtgenin alanı, grafiğin altındaki alana eşittir.

İntegral alma yöntemleri

Derse git
∫ f(g(x)) · g′(x) dx = ∫ f(u) du, u = g(x), du = g′(x) dx
burada:
  • uyeni değişken (iç fonksiyon)
  • duyeni değişkenin diferansiyeli

Belirli integralde sınırları da değiştirin: x = a, u = g(a)'ya; x = b ise u = g(b)'ye dönüşür.

∫ u dv = u · v − ∫ v du
burada:
  • utürevi alınan kısım: du = u′ dx
  • dvintegrali alınan kısım: v = ∫ dv

Kısmi integrasyon formülü. Belirli integral için: ∫ₐᵇ u dv = [uv]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du.

P(x) / ((x − a)(x − b)) = A/(x − a) + B/(x − b)P(x) / ((x − a)(x − b)) = A/(x − a) + B/(x − b)
burada:
  • a, bpaydanın farklı kökleri (a ≠ b)
  • A, Bbulunacak sabitler
  • P(x)derecesi 2'den küçük bir polinom

İki farklı doğrusal çarpan için basit kesirlere ayırma; ardından ∫ = A ln|x − a| + B ln|x − b| + C.

∫ₐ^∞ f(x) dx = lim (b→∞) ∫ₐᵇ f(x) dx
burada:
  • ∞sonsuz sınır: önce sonlu b ile hesaplayın, sonra b → ∞
  • limlimit sonluysa integral yakınsar, değilse ıraksar

Aynı fikir, bir uç noktada sınırsız olan fonksiyon için de geçerlidir: ∫₀¹ f(x) dx = lim (t→0⁺) ∫ₜ¹ f(x) dx.

∫₁^∞ dx/xᵖ = 1/(p − 1), p > 1 ise (p ≤ 1 için ıraksar); ∫₀¹ dx/xᵖ yakınsar ⇔ p < 1∫₁^∞ dx/xᵖ = 1/(p − 1), p > 1 ise (p ≤ 1 için ıraksar); ∫₀¹ dx/xᵖ yakınsar ⇔ p < 1
burada:
  • püs; sınır durum olan p = 1 her iki integralde de ıraksar

p-integralleri: diğer integralleri karşılaştırmak için ölçüt.

V = π ∫ₐᵇ (f(x))² dx
burada:
  • f(x)x konumundaki diskin yarıçapı
  • π (f(x))² dxkalınlığı dx olan ince diskin hacmi

Disk yöntemi: y = f(x), a ≤ x ≤ b altındaki bölge x ekseni etrafında döner.

W = ∫ₐᵇ F(x) dx
burada:
  • F(x)değişken kuvvet, N
  • xhareket yönündeki konum, m
  • Wiş, J (joule)

Değişken bir kuvvetin işi: “kuvvet × yol” formülünün integral hâli.

Diziler ve seriler

Derse git
∑ₙ₌₀^∞ a · qⁿ = a / (1 − q), |q| < 1 Sₙ = a(1 − qⁿ) / (1 − q)∑ₙ₌₀^∞ a · qⁿ = a / (1 − q), |q| < 1 Sₙ = a(1 − qⁿ) / (1 − q)
burada:
  • ailk terim
  • qortak çarpan; |q| ≥ 1 ise seri ıraksar

Geometrik seri. İspat: Sₙ − q · Sₙ = a − a · qⁿ, dolayısıyla Sₙ = a(1 − qⁿ)/(1 − q); |q| < 1 ise qⁿ → 0.

∑ₙ₌₁^∞ 1/nᵖ yakınsar ⇔ p > 1∑ₙ₌₁^∞ 1/nᵖ yakınsar ⇔ p > 1
burada:
  • püs: p = 1 harmonik seridir (ıraksar); p = 2 için toplam π²/6'dır

p-serileri: karşılaştırma için temel ölçüt.

L = lim (n→∞) |aₙ₊₁ / aₙ|: L < 1 ⇒ yakınsar, L > 1 ⇒ ıraksarL = lim (n→∞) |aₙ₊₁ / aₙ|: L < 1 ⇒ yakınsar, L > 1 ⇒ ıraksar
burada:
  • Lardışık terimlerin oranının limiti

Oran testi. L = 1 için cevap vermez: hem ∑ 1/n hem de ∑ 1/n² için L = 1'dir.

∑ₙ₌₀^∞ cₙ (x − a)ⁿ, R = lim (n→∞) |cₙ / cₙ₊₁|∑ₙ₌₀^∞ cₙ (x − a)ⁿ, R = lim (n→∞) |cₙ / cₙ₊₁|
burada:
  • cₙserinin katsayıları
  • aserinin merkezi
  • Ryakınsaklık yarıçapı: |x − a| < R iken yakınsar, |x − a| > R iken ıraksar; uç noktalar ayrıca incelenir

Bir kuvvet serisi ve yakınsaklık yarıçapı (oran testinden gelir).

f(x) = ∑ₙ₌₀^∞ f⁽ⁿ⁾(a) / n! · (x − a)ⁿf(x) = ∑ₙ₌₀^∞ f⁽ⁿ⁾(a) / n! · (x − a)ⁿ
burada:
  • f⁽ⁿ⁾(a)a noktasındaki n. türev
  • a = 0bu durumda seriye Maclaurin serisi denir

Taylor serisi: önceki derslerdeki Taylor polinomunun sonsuza uzatılmış hâli.

Diferansiyel denklemler

Derse git
dy/dx = f(x) · g(y) ⇒ ∫ dy / g(y) = ∫ f(x) dxdy/dx = f(x) · g(y) ⇒ ∫ dy / g(y) = ∫ f(x) dx
burada:
  • f(x)yalnızca x'e bağlı çarpan
  • g(y)yalnızca y'ye bağlı çarpan, g(y) ≠ 0

y içeren her şeyi sola, x içeren her şeyi sağa alın, sonra iki tarafın integralini alın.

dN/dt = k · N ⇒ N(t) = N₀ · eᵏᵗdN/dt = k · N ⇒ N(t) = N₀ · eᵏᵗ
burada:
  • N₀başlangıç miktarı (t = 0'da)
  • khız sabiti, 1/zaman: k > 0 büyüme, k < 0 azalma
  • tzaman

Değişim hızı miktarın kendisiyle orantılıdır. Yarı ömür (k < 0): T = ln 2 / |k|; ikiye katlanma süresi (k > 0): T = ln 2 / k.

dT/dt = −k (T − Tₘ) ⇒ T(t) = Tₘ + (T₀ − Tₘ) · e⁻ᵏᵗdT/dt = −k (T − Tₘ) ⇒ T(t) = Tₘ + (T₀ − Tₘ) · e⁻ᵏᵗ
burada:
  • Tₘortamın (odanın) sıcaklığı
  • T₀başlangıç sıcaklığı
  • ksoğuma sabiti, k > 0

Newton'un soğuma yasası: sıcaklık farkı üstel olarak azalır.

y′ + p(x) · y = q(x), μ(x) = e^(∫ p(x) dx), y = (1/μ) · (∫ μ · q dx + C)y′ + p(x) · y = q(x), μ(x) = e^(∫ p(x) dx), y = (1/μ) · (∫ μ · q dx + C)
burada:
  • p(x), q(x)verilen fonksiyonlar
  • μ(x)integrasyon çarpanı

μ ile çarpınca sol taraf bir çarpımın türevine dönüşür: (μ · y)′ = μ · q.

a · y″ + b · y′ + c · y = 0, y = eʳˣ ⇒ a · r² + b · r + c = 0
burada:
  • a, b, csabit katsayılar, a ≠ 0
  • rkarakteristik denklemin kökü

y = eʳˣ yerine konunca diferansiyel denklem ikinci dereceden bir denkleme, yani karakteristik denkleme dönüşür.

x″ + ω² x = 0 ⇒ x(t) = A cos(ωt + φ), ω = √(k/m), T = 2π/ω = 2π √(m/k)x″ + ω² x = 0 ⇒ x(t) = A cos(ωt + φ), ω = √(k/m), T = 2π/ω = 2π √(m/k)
burada:
  • Agenlik, m
  • φbaşlangıç fazı, rad
  • ωaçısal frekans, rad/s
  • Tperiyot, s
  • m, kkütle (kg) ve yay sabiti (N/m)

Harmonik salınım: periyot genliğe bağlı değildir.

11Doğrusal cebir, olasılık ve ayrık matematikÜniversite

Matrisler ve matris işlemleri

Derse git
(A + B)ᵢⱼ = aᵢⱼ + bᵢⱼ, (kA)ᵢⱼ = k · aᵢⱼ
burada:
  • A, Baynı m × n boyutlu matrisler
  • kbir sayı (skaler)
  • aᵢⱼ, bᵢⱼi. satır, j. sütundaki elemanlar
cᵢⱼ = aᵢ₁b₁ⱼ + aᵢ₂b₂ⱼ + … + aᵢₙbₙⱼ = ∑ₖ aᵢₖ · bₖⱼ
burada:
  • cᵢⱼC = AB çarpımının bir elemanı
  • Am × n boyutlu matris
  • Bn × p boyutlu matris
  • nortak iç boyut; sonuç C, m × p boyutludur

Satır çarpı sütun kuralı: A (m × n) · B (n × p) = C (m × p).

(Aᵀ)ᵢⱼ = aⱼᵢ, (AB)ᵀ = Bᵀ · Aᵀ
burada:
  • AᵀA'nın devriği (A, m × n ise Aᵀ, n × m boyutludur)
  • aⱼᵢA'nın j. satır, i. sütundaki elemanı

Bir çarpımın devriğinde çarpanların sırası tersine döner; çorap ve ayakkabı gibi: en son giyilen ilk çıkarılır.

R(θ) = [cos θ −sin θ; sin θ cos θ], S = [k₁ 0; 0 k₂]
burada:
  • R(θ)orijin etrafında saat yönünün tersine θ açısı kadar döndürme
  • Sölçekleme: x ekseni boyunca k₁ kat, y ekseni boyunca k₂ kat germe
  • k₁, k₂ölçek katsayıları (negatif değer ayrıca yansıtır)
A · x = b
burada:
  • Am × n boyutlu katsayılar matrisi
  • xn bilinmeyenden oluşan sütun
  • bsabit terimler sütunu
  • [A | b]genişletilmiş matris
r(A) = r(A | b)
burada:
  • r(A)katsayılar matrisinin rankı
  • r(A | b)genişletilmiş matrisin rankı
  • nbilinmeyen sayısı

Rouché–Capelli teoremi: sistemin çözümü ancak ve ancak bu iki rank eşit olduğunda vardır. Bu durumda r(A) = n ise çözüm tektir, r(A) < n ise sonsuz çözüm vardır (n − r(A) tane serbest bilinmeyen). r(A) < r(A | b) ise 0 = c (c ≠ 0) biçiminde bir satır ortaya çıkar ve çözüm yoktur.

Determinantlar ve ters matris

Derse git
det A = |a b; c d| = a · d − b · c
burada:
  • a, b, c, dA = [a b; c d] matrisinin elemanları
  • det Adeterminant, tek bir sayı (|A| veya Δ olarak da yazılır)

Asal köşegenin çarpımından diğer köşegenin çarpımı çıkarılır.

det A = a₁₁a₂₂a₃₃ + a₁₂a₂₃a₃₁ + a₁₃a₂₁a₃₂ − a₁₃a₂₂a₃₁ − a₁₁a₂₃a₃₂ − a₁₂a₂₁a₃₃
burada:
  • aᵢⱼ3 × 3 boyutlu A matrisinin i. satır, j. sütundaki elemanı

Sarrus kuralı: üç çarpım artı, üç çarpım eksi işaretiyle alınır.

det A = aᵢ₁Cᵢ₁ + aᵢ₂Cᵢ₂ + … + aᵢₙCᵢₙ, Cᵢⱼ = (−1)ⁱ⁺ʲ · Mᵢⱼ
burada:
  • iseçilen herhangi bir satır (sütun da olur)
  • Mᵢⱼminör: i. satır ve j. sütun silinmiş determinant
  • Cᵢⱼaᵢⱼ elemanının kofaktörü
det(AB) = det A · det B, det(kA) = kⁿ · det A, det(A⁻¹) = 1 / det Adet(AB) = det A · det B, det(kA) = kⁿ · det A, det(A⁻¹) = 1 / det A
burada:
  • A, Bn × n boyutlu kare matrisler
  • kbir sayı
  • nmatrisin mertebesi (satır sayısı)

İlk kural geometrik olarak açıktır: iki dönüşüm art arda uygulanınca alan çarpanları çarpılır.

A⁻¹ = (1 / det A) · adj A, adj A = (Cᵢⱼ)ᵀA⁻¹ = (1 / det A) · adj A, adj A = (Cᵢⱼ)ᵀ
burada:
  • adj Aek matris (adjoint): kofaktörler matrisinin devriği
  • Cᵢⱼaᵢⱼ elemanının kofaktörü
  • det Asıfırdan farklı olmalıdır

Neden doğru: bir satır kendi kofaktörleriyle çarpılıp toplanırsa det A (açılım), başka bir satırın kofaktörleriyle çarpılırsa 0 (iki eşit satırlı determinant) elde edilir. Bu yüzden A · adj A = det A · I.

[a b; c d]⁻¹ = 1 / (ad − bc) · [d −b; −c a][a b; c d]⁻¹ = 1 / (ad − bc) · [d −b; −c a]
burada:
  • ad − bcdeterminant, sıfırdan farklı olmalıdır
xᵢ = Δᵢ / Δ, Δ = det A ≠ 0xᵢ = Δᵢ / Δ, Δ = det A ≠ 0
burada:
  • Δkatsayılar matrisinin determinantı
  • Δᵢi. sütunu b sütunuyla değiştirilmiş A'nın determinantı
  • xᵢi. bilinmeyen

İspat fikri: x = A⁻¹b = (1/Δ) · adj A · b ve adj A · b sütununun i. elemanı tam olarak Δᵢ'nin i. sütuna göre açılımıdır.

Özdeğerler ve özvektörler

Derse git
A · v = λ · v, v ≠ 0
burada:
  • An × n boyutlu kare matris
  • vözvektör (sıfırdan farklı bir sütun)
  • λözdeğer (negatif ya da karmaşık da olabilir)
det(A − λI) = 0
burada:
  • Iaynı boyutlu birim matris
  • λaranan özdeğer
  • det(A − λI)n. dereceden karakteristik polinom

n × n bir matrisin katlılıklarıyla birlikte n özdeğeri vardır; bazıları karmaşık olabilir.

λ² − (tr A) · λ + det A = 0, tr A = a + d
burada:
  • A = [a b; c d]2 × 2 boyutlu matris
  • tr Aiz: asal köşegen elemanlarının toplamı
  • det Aad − bc

Nereden geliyor: det(A − λI) = (a − λ)(d − λ) − bc = λ² − (a + d)λ + (ad − bc).

A = P · D · P⁻¹, Aᵏ = P · Dᵏ · P⁻¹
burada:
  • Psütunları özvektörler olan matris
  • Dözdeğerlerin aynı sırayla yazıldığı köşegen matris
  • Dᵏköşegeninde λ₁ᵏ, …, λₙᵏ olan matris
  • kbir doğal sayı

Kuvvetler kolaylaşır: Aᵏ = PDP⁻¹ · PDP⁻¹ · … çarpımında ortadaki her P⁻¹P sadeleşir.

xₖ₊₁ = T · xₖ, T · x* = 1 · x*
burada:
  • Tgeçiş matrisi: tᵢⱼ, j durumundan i durumuna geçme olasılığı
  • xₖk adım sonraki paylar (olasılıklar)
  • x*durağan dağılım: λ = 1'e karşılık gelen, elemanlarının toplamı 1 olan özvektör

Karmaşık sayılar

Derse git
z = a + b · i, i² = −1
burada:
  • a = Re zgerçel kısım
  • b = Im zsanal kısım (i olmadan, gerçel bir sayı!)
  • isanal birim
(a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i, (a + bi)(c + di) = (ac − bd) + (ad + bc)i
burada:
  • a, b, c, dgerçel sayılar
  • −bdbi · di = bd · i² = −bd çarpımından gelir
z̄ = a − bi, z · z̄ = a² + b²
burada:
  • z̄z = a + bi sayısının eşleniği: sanal kısmın işareti değişir
  • a² + b²her zaman negatif olmayan bir gerçel sayı

Düzlemde eşlenik, z'nin gerçel eksene göre yansımasıdır.

(a + bi) / (c + di) = (a + bi)(c − di) / (c² + d²)(a + bi) / (c + di) = (a + bi)(c − di) / (c² + d²)
burada:
  • c − dipaydanın eşleniği
  • c² + d²gerçel bir payda, sıfırdan farklı olmalıdır

Bölmek için pay ve payda, paydanın eşleniğiyle çarpılır: paydadaki i kaybolur.

r = |z| = √(a² + b²), cos φ = a / r, sin φ = b / rr = |z| = √(a² + b²), cos φ = a / r, sin φ = b / r
burada:
  • rmutlak değer: 0'dan z'ye uzaklık
  • φargüman (açı), genellikle −π < φ ≤ π
  • a, bgerçel ve sanal kısımlar
z = r(cos φ + i sin φ) = r · e^(iφ)
burada:
  • r(cos φ + i sin φ)kutupsal (trigonometrik) biçim
  • r · e^(iφ)üstel biçim
e^(iφ) = cos φ + i sin φ
burada:
  • edoğal logaritmanın tabanı, e ≈ 2,718
  • φradyan cinsinden açı

Euler formülü. eˣ, cos x ve sin x fonksiyonlarının kuvvet serilerinden çıkar: eˣ = 1 + x + x²/2! + x³/3! + … serisinde x = iφ yazıp gerçel ve sanal terimleri gruplarsak tam olarak cos φ ve i sin φ serileri elde edilir.

z₁ · z₂ = r₁r₂ · e^(i(φ₁ + φ₂)), z₁ / z₂ = (r₁ / r₂) · e^(i(φ₁ − φ₂))z₁ · z₂ = r₁r₂ · e^(i(φ₁ + φ₂)), z₁ / z₂ = (r₁ / r₂) · e^(i(φ₁ − φ₂))
burada:
  • r₁, r₂mutlak değerler
  • φ₁, φ₂argümanlar

Çarpmak, mutlak değerleri çarpıp açıları toplamaktır: i ile çarpmak 90° döndürmedir.

[r(cos φ + i sin φ)]ⁿ = rⁿ(cos nφ + i sin nφ)
burada:
  • nbir tam sayı
  • rⁿkuvvetin mutlak değeri
  • nφkuvvetin argümanı

De Moivre formülü (e^(iφ))ⁿ = e^(inφ) eşitliğinden çıkar. n = 2 için iki kat açı formüllerini hemen verir: (cos φ + i sin φ)² = cos²φ − sin²φ + 2i sin φ cos φ, yani cos 2φ = cos²φ − sin²φ ve sin 2φ = 2 sin φ cos φ.

wₖ = ⁿ√r · e^(i·(φ + 2πk)/n), k = 0, 1, …, n − 1
burada:
  • wₖz = r·e^(iφ) sayısının n'inci kökleri
  • ⁿ√rmutlak değerin sıradan gerçel kökü
  • kkökün numarası

Sıfırdan farklı bir karmaşık sayının tam n farklı n'inci kökü vardır; bunlar merkezi 0'da olan düzgün bir n-genin köşeleridir.

x = (−b ± i√(−D)) / (2a), D = b² − 4ac < 0x = (−b ± i√(−D)) / (2a), D = b² − 4ac < 0
burada:
  • a, b, cax² + bx + c = 0 denkleminin gerçel katsayıları
  • Ddiskriminant
  • √(−D)pozitif bir sayının sıradan karekökü

Rastgele değişkenler ve dağılımlar

Derse git
P(a ≤ X ≤ b) = ∫ₐᵇ f(x) dx
burada:
  • f(x)olasılık yoğunluk fonksiyonu
  • a, baralığın uçları

f'nin tüm sayı doğrusu üzerindeki integrali 1'e eşittir.

E(X) = ∑ xᵢ · pᵢ, E(X) = ∫ x · f(x) dx
burada:
  • E(X) = μbeklenen değer (ortalama)
  • xᵢ, pᵢkesikli değişkenin değerleri ve olasılıkları
  • f(x)sürekli değişkenin yoğunluğu

İlk formül kesikli, ikincisi sürekli değişkenler içindir. Beklenen değer dağılımın denge noktasıdır: çok sayıda tekrarın uzun vadeli ortalaması.

Var(X) = E[(X − μ)²] = E(X²) − μ², σ = √Var(X)
burada:
  • Var(X)varyans: ortalamadan sapmanın karesinin ortalaması
  • σstandart sapma (X ile aynı birimde)

İkinci biçim kare açılarak elde edilir: E[(X − μ)²] = E(X²) − 2μ·E(X) + μ² = E(X²) − μ².

E(aX + b) = a·E(X) + b, Var(aX + b) = a²·Var(X)
burada:
  • a, bsabit sayılar

Her zaman E(X + Y) = E(X) + E(Y); X ve Y bağımsızsa Var(X + Y) = Var(X) + Var(Y).

P(X = k) = C(n, k) · pᵏ · (1 − p)ⁿ⁻ᵏ, E(X) = np, Var(X) = np(1 − p)
burada:
  • nbağımsız deneme sayısı
  • pbir denemede başarı olasılığı
  • kbaşarı sayısı, 0 ≤ k ≤ n
  • C(n, k)kombinasyon sayısı: n! / (k!(n − k)!)

B(n, p) binom dağılımı: aynı p olasılıklı n bağımsız denemedeki başarı sayısı.

P(X = k) = λᵏ · e^(−λ) / k!, E(X) = Var(X) = λP(X = k) = λᵏ · e^(−λ) / k!, E(X) = Var(X) = λ
burada:
  • λbirim zamandaki (veya alandaki) ortalama olay sayısı
  • k0, 1, 2, … değerleri

Poisson dağılımı: belirli bir zamanda ya da alanda meydana gelen seyrek ve bağımsız olayların sayısı (çağrılar, site ziyaretleri, yazım hataları, radyoaktif bozunmalar).

f(x) = 1/(b − a), a ≤ x ≤ b; E(X) = (a + b)/2, Var(X) = (b − a)²/12f(x) = 1/(b − a), a ≤ x ≤ b; E(X) = (a + b)/2, Var(X) = (b − a)²/12
burada:
  • a, baralığın uçları (aralık dışında f(x) = 0)

Düzgün dağılım: [a, b] aralığının aynı uzunluktaki tüm parçaları eşit olasılıklıdır. Örnek: otobüs 10 dakikada bir geliyor ve sen rastgele bir anda duraktasın. Bekleme süresi [0, 10] üzerinde düzgün dağılır, ortalama 5 dakikadır ve P(bekleme > 7 dk) = 3/10.

f(x) = 1 / (σ√(2π)) · e^(−(x − μ)² / (2σ²))f(x) = 1 / (σ√(2π)) · e^(−(x − μ)² / (2σ²))
burada:
  • μortalama: çanın merkezi
  • σstandart sapma: çanın genişliği

N(μ, σ²) normal (Gauss) dağılımı: simetrik, çan biçiminde bir eğri.

P(|X − μ| ≤ σ) ≈ 0,68, P(|X − μ| ≤ 2σ) ≈ 0,95, P(|X − μ| ≤ 3σ) ≈ 0,997
burada:
  • μ, σnormal dağılımın ortalaması ve standart sapması

68–95–99,7 kuralı (üç sigma kuralı): değerlerin neredeyse tamamı ortalamadan en fazla 3σ uzaktadır.

z = (x − μ) / σz = (x − μ) / σ
burada:
  • zz-puanı: x'in ortalamadan kaç standart sapma uzakta olduğu
  • Φ(z)standart normal dağılım fonksiyonu: P(Z ≤ z), Z ~ N(0, 1)

Her normal X standartlaştırılabilir: P(X ≤ x) = Φ((x − μ)/σ). Simetri nedeniyle Φ(−z) = 1 − Φ(z).

X̄ₙ = (X₁ + X₂ + … + Xₙ) / n → μ (n → ∞)X̄ₙ = (X₁ + X₂ + … + Xₙ) / n → μ (n → ∞)
burada:
  • X₁, …, Xₙortalaması μ olan bağımsız tekrarlar
  • X̄ₙn değerin örneklem ortalaması
X̄ₙ ≈ N(μ, σ²/n), (X̄ₙ − μ) / (σ/√n) ≈ N(0, 1)X̄ₙ ≈ N(μ, σ²/n), (X̄ₙ − μ) / (σ/√n) ≈ N(0, 1)
burada:
  • σ/√nσ/√nortalamanın standart hatası
  • ngözlem sayısı (uygulamada genellikle n ≥ 30 yeterlidir)

İstatistiksel çıkarım: tahmin ve hipotez testi

Derse git
x̄ = (x₁ + x₂ + … + xₙ) / n, s² = ∑(xᵢ − x̄)² / (n − 1)x̄ = (x₁ + x₂ + … + xₙ) / n, s² = ∑(xᵢ − x̄)² / (n − 1)
burada:
  • x̄örneklem ortalaması, μ'yü tahmin eder
  • s²örneklem varyansı, σ²'yi tahmin eder
  • sörneklem standart sapması
  • nörneklem büyüklüğü

İki tahmin edici de yansızdır: tüm olası örneklemler üzerinden ortalama alınınca E(x̄) = μ ve E(s²) = σ².

x̄ ± z* · σ/√nx̄ ± z* · σ/√n
burada:
  • z*kritik değer: %90 için 1,645, %95 için 1,96, %99 için 2,576
  • σ/√nσ/√nortalamanın standart hatası
  • σanakütlenin bilinen standart sapması

σ bilindiğinde (ya da n büyükse; o zaman σ yerine s alınabilir) kullanılır.

x̄ ± t* · s/√n, df = n − 1x̄ ± t* · s/√n, df = n − 1
burada:
  • t*n − 1 serbestlik dereceli Student t dağılımının kritik değeri
  • sörneklem standart sapması

σ bilinmediğinde, özellikle küçük örneklemlerde kullanılır: t dağılımının kuyrukları normal dağılımınkinden kalındır, bu yüzden aralık daha geniştir.

z = (x̄ − μ₀) / (σ/√n), t = (x̄ − μ₀) / (s/√n)z = (x̄ − μ₀) / (σ/√n), t = (x̄ − μ₀) / (s/√n)
burada:
  • μ₀H₀'ın iddia ettiği ortalama
  • zσ bilindiğinde test istatistiği (normal dağılım)
  • tσ bilinmediğinde: n − 1 serbestlik dereceli t dağılımı
r = ∑(xᵢ − x̄)(yᵢ − ȳ) / √(∑(xᵢ − x̄)² · ∑(yᵢ − ȳ)²)r = ∑(xᵢ − x̄)(yᵢ − ȳ) / √(∑(xᵢ − x̄)² · ∑(yᵢ − ȳ)²)
burada:
  • rPearson korelasyon katsayısı, −1 ≤ r ≤ 1
  • r ≈ ±1noktalar neredeyse bir doğru üzerindedir
  • r ≈ 0doğrusal ilişki yok
b₁ = ∑(xᵢ − x̄)(yᵢ − ȳ) / ∑(xᵢ − x̄)², b₀ = ȳ − b₁ · x̄b₁ = ∑(xᵢ − x̄)(yᵢ − ȳ) / ∑(xᵢ − x̄)², b₀ = ȳ − b₁ · x̄
burada:
  • b₁eğim: x 1 arttığında y'deki ortalama değişim
  • b₀sabit terim (x = 0 iken ŷ)
  • ŷtahmin edilen değer

Doğru her zaman (x̄, ȳ) noktasından geçer; r² ise y'deki değişkenliğin doğru tarafından açıklanan payıdır.

Mantık, kümeler ve graflar

Derse git
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
burada:
  • ≡mantıksal denklik: her satırda aynı doğruluk değeri

De Morgan kuralları.

p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p, ¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
burada:
  • ¬q → ¬pkarşıt ters, p → q ile denktir
  • q → pkarşıt önerme, denk değildir
¬(∀x P(x)) ≡ ∃x ¬P(x), ¬(∃x P(x)) ≡ ∀x ¬P(x)
burada:
  • P(x)x'in bir özelliği (yüklem)
  • ∀evrensel niceleyici
  • ∃varlıksal niceleyici
P(1) ∧ [∀n: P(n) → P(n + 1)] ⇒ ∀n ∈ ℕ: P(n)
burada:
  • P(1)temel adım
  • P(n) → P(n + 1)tümevarım adımı; P(n) tümevarım hipotezidir
A ∪ B, A ∩ B, A \ B, Aᶜ
burada:
  • A ∪ Bbirleşim: A'da veya B'de (ya da ikisinde) olan elemanlar
  • A ∩ Bkesişim: ikisinde de olan elemanlar
  • A \ Bfark: A'da olup B'de olmayanlar
  • Aᶜtümleyen: U evrensel kümesinin A'da olmayan elemanları
|A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|
burada:
  • |A|A kümesinin eleman sayısı

İçerme-dışlama ilkesi: iki kümede de olan elemanlar iki kez sayıldığından bir kez çıkarılır. Üç küme için: |A ∪ B ∪ C| = |A| + |B| + |C| − |A ∩ B| − |A ∩ C| − |B ∩ C| + |A ∩ B ∩ C|.

∑ deg(v) = 2 · |E|
burada:
  • deg(v)v düğümünün derecesi
  • |E|kenar sayısı

El sıkışma lemması: her kenarın iki ucu vardır. Sonuç: tek dereceli düğümlerin sayısı her zaman çifttir.

|E| = |V| − 1
burada:
  • |V|ağacın düğüm sayısı

Ağaç, döngüsü olmayan bağlantılı bir graftır (soy ağacı, bilgisayardaki klasörler, mümkün olan en az bağlantıyla kurulmuş bir ağ). Her ağaçta kenar sayısı düğüm sayısından tam bir eksiktir: herhangi bir kenar eklemek döngü oluşturur, herhangi bir kenarı silmek bağlantıyı koparır.