Reference_book_on_Higher_Mathemanics_Part_I_F
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Exponents and Radicals
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b n = b b b ... b , where |
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The nth power of b |
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14243 |
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n factors of b |
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b is the base, |
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n is the exponent, |
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b n = a |
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n a = b : |
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The nth root of a (radical) |
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a is called the radicand, n is called the index |
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of a root. |
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a square root of a |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
2 a = a |
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3 |
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the cube root of a; |
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a |
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a, |
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if n = 2k + 1 (n is odd), |
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• n a n = |
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a |
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, if n = 2k (n is even). |
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Remember: |
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• b 0 = 1, b ≠ 0 |
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• b −n = |
1 |
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and |
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1 |
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= b n . b ≠ 0 and |
n ≠ 0 , |
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b n |
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b |
−n |
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= b1/ n , n is a positive integer and b is a |
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• n |
b |
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real number |
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Properties of Exponents |
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Product |
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• b m b n = b m+n |
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• (ab)n |
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= a n b n |
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Quotient |
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b |
m |
= b m−n |
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a |
n |
a |
n |
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• |
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• |
|
= |
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b n |
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b |
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b n |
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Exponent |
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• (b m )n = b mn |
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Properties of Radicals |
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Product |
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n a n b = n ab |
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Quotient |
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||||
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n |
a |
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a |
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(b ≠ 0) |
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= n |
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n b |
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b |
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Radical |
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||||
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m n |
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= |
mn |
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b |
b |
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Exponent |
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(n |
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)n = n |
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b n |
= b |
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b |
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Fundamental identity |
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km b kn = m b n |
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11 |
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Polynomials
The general form of a polynomial |
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Pn (x) = an x n + an−1 x n−1 + L + a2 x 2 + a1 x + a0 |
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leading coefficient |
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a n |
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constant term |
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a0 |
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||||||
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• P0 (x) = a0 |
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|||||
Particular cases of polynomials |
|
• P1 (x) = a1 x + a0 |
|
||||||||||
|
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|
|
|
• P (x) |
= a |
2 |
x 2 |
+ a x + a |
0 |
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
||||
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|
|
…………………………. |
||||||||
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|||||
Sum (difference) of polynomials |
|
combine like terms |
|
||||||||||
|
|
|
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|
multiply every monomial of the first |
||||||||
Product of polynomials |
|
polynomial by every monomial of the second |
|||||||||||
|
|
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|
one and combine like terms. |
||||||||
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|
Special Product Formulas |
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|||||||
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Difference of the squares |
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|
x 2 − y 2 = (x − y ) (x + y ) |
||||||||||
Sum (difference) of the cubes |
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|
x 3 ± y 3 = (x ± y ) (x 2 m xy + y 2 ) |
||||||||||
Square of the sum (difference) |
|
(x ± y )2 = x 2 ± 2xy + y 2 |
|||||||||||
Cube of the sum (difference) |
|
(x ± y)3 = x3 ± 3x2 y + 3xy2 ± y3 = |
|||||||||||
|
|
|
|
|
= x3 ± y3 ± 3xy(x ± y) |
|
|||||||
|
|
|
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|
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|
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||
Rational fraction (algebraic fraction) |
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|
Pn (x) |
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||||
|
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|
|
|
Qm (x) |
|
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|
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||
|
Pn (x) |
|
− proper rational fraction |
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|
Qm (x) |
|
n < m |
|
|
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|||||
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|
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|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Pn (x) |
|
− improper rational fraction |
|
n ≥ m |
|
|
|
|
|
|||
|
Qm (x) |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
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||
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|
Logarithms |
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|||||
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|||||||
Logarithm of x to the base a (logarithm is |
log a x (log a x = n a n = x) |
||||||||||||
an exponent of a base a to receive |
an |
||||||||||||
argument |
|
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|||
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Properties of Logarithms |
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|||||
Fundamental identities |
|
|
|
• logb b = 1 |
|
• logb 1 = 0 |
|||||||
12
An inverse property |
logb (b |
p |
)= p |
|||||
|
|
|
||||||
|
b |
logb |
p |
= p (for p > 0) |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
Product property |
log b MN = log b M + log b N |
|||||||
Quotient property |
logb |
M |
= log b M – log b N |
|||||
|
|
|||||||
|
|
|
N |
|
|
|
||
Power property |
log b (M p )= p log b M |
|||||||
One-to-one property |
log b M = log b N M = N |
|||||||
Logarithm of each side property |
M = N log b M = log b N |
|||||||
Change-of-Base Formula |
logb |
x = |
|
log a x |
|
|||
a, x, and b are positive real numbers with |
|
log a b |
||||||
a ≠ 1 and b ≠ 1, |
|
|
|
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||
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|
|
common logarithm ( log10 x = lg x ) |
lg x |
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|
natural logarithm ln x = (log e x) |
ln x |
|
|
|
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|
Trigonometric Functions of an Acute Angle
Let α be an acute angle of a right triangle. The values of four trigonometric functions of α are
|
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|
sin α = |
length of opposite side |
= |
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|
y |
|
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||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
length of hypotenuse |
|
|
|
|
r |
||||||||||||||||
B |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
cosα = |
length of adjacent side |
|
|
= |
|
x |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
length of hypotenuse |
|
|
|
|
r |
|||||||||||||||||
|
|
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
tan α = length of opposite side = y |
|||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
A |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
length of adjacent side |
|
|
|
|
|
x |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cot α = |
length of adjacent side |
|
= |
x |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
length of opposite side |
|
|
|
|
y |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α |
|
30 |
0 |
|
= π / 6 |
|
45 |
0 |
|
|
= π / 4 |
60 |
0 |
= π / 3 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sin α |
|
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1/2 |
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1 / |
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2 = |
2 / 2 |
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3 / 2 |
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cosα |
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1/2 |
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3 / 2 |
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1 / |
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2 = |
2 / 2 |
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tan α |
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1 |
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1 / |
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3 = 3 / 3 |
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3 |
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cot α |
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1 |
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3 |
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1 / |
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3 = |
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3 / 3 |
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13
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y |
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In general |
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D |
O2 |
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sin α = y |
, cosα = x , |
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A |
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r |
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r |
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||
|
α |
|
x |
tan α = |
y |
, sin |
2 |
x |
+ cos |
2 |
x = 1, |
|
|
|
|||||||||
B |
O |
O1 |
|
x |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
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|
||||
|
|
|
|
where r = OP = |
|
x 2 + y 2 . |
|||||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Trigonometric Circle
Let the radius of circle be equal to 1, then
the vertical diameter is called the sines-line sin α = y = OA the horizontal diameter – the cosines-line cosα = x = OB the upper tangent – line of cotangent tan α = O1C
the right tangent – line of tangent cot α = O2 D
Trigonometric Formulas
The Fundamental trigonometric |
• sin 2 x + cos 2 x = 1 |
|
|
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||||
Identities |
• tan x = |
sin x |
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• cot x = |
cos x |
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||||
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||||||||
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|||||
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|
cos x |
|
|
|
sin x |
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|
|||
|
• 1 + tan 2 x = |
1 |
• 1 + cot 2 |
x = |
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
cos 2 x |
sin |
2 x |
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|||||||||
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|
|
|
|
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|
|||||
|
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|
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||||||||
Sum and difference Identities |
sin(α ± β ) = sin α cos β ± cosα sin β |
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tan(α ± β ) = |
tan α ± tan β |
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|||||
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|||||||
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|
1 m tan α tan β |
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||||||
cos(α ± β )= cosα cos β m sin α sin β
14
|
cos 2x = cos 2 x − sin 2 x |
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|
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Double-Angle Identities |
sin 2x = 2 sin x cos x |
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|
tan 2x = |
|
|
2 tan x |
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|||||||||
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1 − tan 2 x |
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sin |
x |
= ± |
|
1 − cos x |
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||||||||
Half-Angle Identities |
2 |
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2 |
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cos |
x |
= ± |
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1 + cos x |
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|||||||||
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2 |
|
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|
|
|
2 |
|
|
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|
|
|
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|
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|
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|||||||||||||||
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|||||||
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tan |
x |
= ± |
|
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1 − cos x |
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||||||||||
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1 + cos x |
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||||||||||||||||||||||||||||
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2 |
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sin(900 − x)= cos x |
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Co-function Identities |
cos(900 − x)= sin x |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
tan(900 − x)= cot x |
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cot(900 − x)= tan x |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
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sin x cos x = |
sin 2x |
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Lowering of the Order |
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2 |
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cos 2 x = |
1 |
+ cos 2x |
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2 |
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sin 2 x = |
1 − cos 2x |
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2 |
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|||||||||
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cosα cos β = |
1 |
(cos(α + β ) + cos(α − β )) |
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Product-to-Sum Identities |
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2 |
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||||||||||
sin α sin β = − |
1 |
(cos(α + β ) − cos(α − β )) |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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2 |
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|
|||||||||||
|
cosα sin β = |
1 |
(sin(α + β ) − sin(α − β )) |
|
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2 |
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|
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|||||||||
|
sin α cos β = |
1 |
(sin(α + β ) + sin(α − β )) |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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2 |
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|||||||||
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cos x + cos y = 2 cos |
x + y |
cos |
x − y |
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2 |
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|
2 |
|
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|||||||||||||||||||||||||
|
cos x − cos y = −2 sin |
x + y |
sin |
x − y |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sum-to-Product Identities |
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2 |
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|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
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|
|
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|
x + y |
|
|
|
|
|
|
x − y |
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||
|
sin x + sin y = 2 sin |
|
cos |
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
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2 |
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|
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|
2 |
|
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sin x − sin y = 2 sin |
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x − y |
cos |
x + y |
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2 |
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|
|
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|
2 |
|
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a sin x + b cos x = k sin(x + α ), where |
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b |
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, |
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|
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a |
|
. |
|||||||
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k = a 2 + b 2 , sin α = |
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cosα = |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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a 2 |
+ b 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a 2 + b 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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||||||||||||
15
Equations
Linear equation |
ax + b = 0 |
|
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x = − |
b |
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||||||||||
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||||
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a |
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|
Quadratic equations: |
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x |
= |
|
− b ± |
|
b 2 |
− 4ac |
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1,2 |
|
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2a |
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1. |
ax 2 + bx + c = 0 |
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x1 |
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b |
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||||||||||
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+ x2 = − |
, |
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||||||||||
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a |
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||
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c |
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x x |
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|
= |
. |
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||||
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2 |
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||||||
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1 |
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a |
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||
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|
2. |
ax 2 + 2kx + c = 0 |
|
|
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|
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|
x1,2 |
= |
|
− k ± |
|
k 2 |
− ac |
|||||||||||||
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
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|
a |
|
|
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|||||||||||
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|
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|||||||||||
|
Vieta’s theorem: if x1 and x2 are roots of |
x |
+ x |
2 |
= − p, |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
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1 |
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|
3. |
an equation x 2 + px + q = 0 , then |
x1 x2 = q. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Exponential equation a f (x ) |
= b , |
a > 0, a ≠ 1 |
f (x) = log a b |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
|
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|
||||||||
Logarithmic equation log a |
f (x) = b , |
f (x) = a b |
|
|
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||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
||||||||||||||
a > 0, a ≠ 1 |
|
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|
|
f (x) > 0 |
|
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|||||||||
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||
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|||||
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|
|
|
|
|
|
Trigonometric equations |
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||||||||||||
sin f (x) = a, |
|
|
|
≤ 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) = (− 1 )n arcsin a + nπ , n Z |
||||||||||||||||
|
a |
|
|
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|||
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|
|
|
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|
|
|
|
||||||||||||||||
cos f (x) = a, |
|
a |
|
≤ 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) = ± arccos a + 2nπ , n Z |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
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|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
||||||||||||||||
tan f (x) = a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) = arctan a + nπ , n Z |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
cot f (x) = a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) = arc cot a + nπ , n Z |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
≤ 1, x [− π / 2,π / 2] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
• arcsin a = x : |
|
sin x = a, where |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
• arccos a = x : |
|
cos x = a, where |
|
a |
|
|
≤ 1, x [0,π ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
• arctan a = x : |
|
tan x = a, where |
|
x (− π / 2,π / 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
• arc cot a = x : |
|
cot x = a, |
x ( 0,π ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
16
COMPLEX NUMBERS
Vocabulary
complex number – комплексное число
conjugate complex number – сопряженное комплексное число exponential form – показательная форма
geometrical representation – геометрическая интерпритация imaginary axis – мнимая ось
imaginary part – мнимая часть imaginary unit – мнимая единица
integral powers and roots of complex numbers – целые степени и корни комплексных чисел
principal argument – главный аргумент real axis – действительная ось
real part – действительная часть quadrant – четверть, квадрант
• By a complex number we mean an ordered pair of real numbers z= (x, y) where x – real part, y – imaginary part
•The equality relation and the arithmetical operations:
1)(x1, y1 ) = (x2 , y2 ) x1 = x2 , y1 = y 2 ;
2)(x1 , y1 )± (x2 , y2 ) = (x1 ± x2 , y1 ± y 2 );
3)(x1 , y1 ) (x2 , y2 ) (x1 x2 − y1 y2 , x1 y2 + y1 x2 ).
• Imaginary unit: i = (0,1 );
|
|
1, |
if n = 4k |
|
|
|
|
• i |
n |
i, if n = 4k + 1 |
|
|
= |
, where k N |
|
|
|
− 1, if n = 4k + 2 |
|
− i, if n = 4k + 3
17
• Standard or rectangular form: z = x + yi
|
|
|
|
|
y |
|
|
• Modulus, or absolute value: |
z |
= ρ = |
x 2 + y |
2 . |
y |
z - ( x,y) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• The conjugate to z = x + yi is x − yi and is denoted by z : |
|
|
x |
||||
z = x − yi |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
-y |
- (x,-y) |
|
|
|
|
|
|
z |
||
• Division of complex numbers: |
|
|
|
|
|
|
|
if z |
|
≠ 0 then z = |
z1 |
= |
z1 |
z2 |
|
. |
2 |
z 2 |
|
|
|
||||
|
||||||||
|
|
|
z 2 z2 |
|||||
|
|
|
|
|||||
y |
|
|
|
ρ |
|
|
|
y |
|
ϕ |
x |
0 |
x |
|
If the point |
z = (x, y) = x + yi is represented by polar |
coordinates ρ and ϕ ,we can write |
|
x = ρ cosϕ |
|
|
then |
y = ρ sin ϕ |
|
•z = ρ (cosϕ + i sinϕ ) – is the trigonometric form of a complex number .
•The x-axis is called the real axis.
•The y-axis is the imaginary axis.
• The unique real number ϕ which satisfies the condition − π < ϕ ≤ π is called the principal argument of z and is denoted by arg z : ϕ = arg z and can be calculated by
|
y |
||||
arctan |
|
, if z I or IYquadrant, |
|||
|
|||||
|
x |
||||
formulas: ϕ = arg z = |
|
|
y |
|
|
π + arctan |
, if z II or III quadrant. |
||||
|
|||||
|
|
|
x |
||
•z = ρ e iϕ ( z = ρ exp(iϕ )) is an exponential form of a complex number .
•Sometimes there is used the next form of complex number: z = ρ ϕ .
Let z1 = ρ1 ϕ1 and z 2 = ρ 2 ϕ 2 be two complex numbers, then
18
Operation |
Trigonometric form |
|
|
|
|
Exponential form |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
Product |
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|
|
|
|
|
|
|
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|
|||
z1 z 2 = |
|
= ρ1 ρ 2 (cos(ϕ1 + ϕ 2 ) + i sin(ϕ1 + ϕ 2 )) |
= |
|
|
|
|
i (ϕ1+ϕ2 ) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ1 ρ 2 e |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ratio |
z1 |
= |
= |
|
ρ1 |
(cos(ϕ1 − ϕ2 )+ i sin(ϕ1 |
− ϕ2 )) |
= |
|
ρ1 |
e |
i (ϕ1−ϕ2 ) |
|
|
||||||||||
z2 |
ρ 2 |
|
ρ 2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
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|
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|
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Integral |
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|
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|
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|
|
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|||
power z n = |
= ρ n (cos nϕ + i sin nϕ ) |
|
|
|
= ρ n einϕ |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕ + 2kπ |
|
ϕ + 2kπ |
|
|
|
|
|
|
|
ϕ + 2kπ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Integral root |
w |
|
= n |
ρ cos |
|
+ i sin |
|
|
, |
w |
k |
= n |
ρ exp i |
|
, |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
k |
|
|
|
|
n |
|
|
n |
|
|
|
|
|
n |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
n z = wk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
k = 0,1,2,..., n − 1. |
|
|
|
|
|
k = 0,1,2,..., n − 1. |
|
|
|||||||||||||||
k = 0,1,2,..., n − 1.
Remember :
•e −iϕ = cos ϕ − i sin ϕ
•cos ϕ = eiϕ + e−iϕ
2
• sin ϕ = eiϕ − e−iϕ . 2i
19
FUNCTIONS
Vocabulary
common logarithm. (log10 x) − десятичный логарифм composite function – сложная функция
cube parabola – кубическая парабола domain – область определения
even function – четная фyнкция
exponential function – показательная фyнкция function - функция
graph of a function – график фyнкция hyperbola - гипербола
inverse function – обратная фyнкция linear function – линейная фyнкция maximum - максимум
minimum – минимум
natural exponential function (e x )− экспонента natural logarithm (ln x) − натуральный логарифм odd function – нечетная фyнкция
one-to-one function – взаимно-однозначная фyнкция parabola – парабола
periodic function – переодическая фyнкция power function – степенная фyнкция quadratic function–квадратичная фyнкция range – область значений
root or a zero of a function – корень или ноль функции slope (a = tan α ) - угловой коэффициент
straight line –прямая
y-intercept point – пересечение с осью ОУ
Names |
Definitions, theorems |
|
|
|
Correspondence of sets D and |
E : x D |
|
Function: y = f (x) |
exactly one y E |
|
|
|
|
||
Domain of a function: D(y ) |
D(y ) = {x : f (x) takes finite, real values} |
||
|
|
|
|
Roots (zeros) of f (x) |
{x : f (x)= 0}- Set of x for which |
f (x) = 0 |
|
|
|
|
|
|
{(x; f (x))}− A |
set of points of |
a plane with |
Graph of a function y = f (x) |
coordinates x and f (x) |
|
|
|
|
|
|
A function f(x) is increasing if |
f (x1 ) < f (x2 ) |
whenever x1 < x2 |
|
|
|
|
|
20
