diff --git a/src/cheatsheets/Analysis1.typ b/src/cheatsheets/Analysis1.typ index 60491cd..442c8d0 100644 --- a/src/cheatsheets/Analysis1.typ +++ b/src/cheatsheets/Analysis1.typ @@ -1,6 +1,9 @@ #import "../lib/common_rewrite.typ" : * #import "@preview/mannot:0.3.1" +#show math.integral: it => math.limits(math.integral) +#show math.sum: it => math.limits(math.sum) + #set page( paper: "a4", margin: ( @@ -40,40 +43,28 @@ #columns(4, gutter: 2mm)[ #bgBlock(fill: colorAllgemein)[ #subHeading(fill: colorAllgemein)[Allgemeins] - #grid( - columns: (auto, auto), - row-gutter: 2mm, - column-gutter: 3mm, - [Dreiecksungleichung], [ - $abs(x + y) <= abs(x) + abs(y)$ \ - $abs(abs(x) - abs(y)) <= abs(x - y)$ - ], - [Cauchy-Schwarz-Ungleichung], [ - $abs(x dot y) <= abs(abs(x) dot abs(y))$ - ], - [Geometrische Summenformel], [ - #MathAlignLeft($ limits(sum)_(k=1)^(n) k = (n(n+1))/2 $) - ], - [Bernoulli-Ungleichung ], [ - $(1 + a)^n x in RR >= 1 + n a$ - ], - [Binomialkoeffizient], [ - $binom(n, k) = (n!)/(k!(n-k)!)$ - ], - [Binomische Formel], [ - #MathAlignLeft($ (a + b)^n = sum^(n)_(k=0) binom(n,k) a^(n-k) b^k $) - ], - [Fakultäten], [$ 0! = 1! = 1 $], - [Gausklammer], [ + *Dreiecksungleichung* \ + $abs(x + y) <= abs(x) + abs(y)$ \ + $abs(abs(x) - abs(y)) <= abs(x - y)$ \ + *Cauchy-Schwarz-Ungleichung*\ + $abs(x dot y) <= abs(abs(x) dot abs(y))$ \ + *Geometrische Summenformel*\ + $sum_(k=1)^(n) k = (n(n+1))/2$ \ + *Bernoulli-Ungleichung* \ + $(1 + a)^n x in RR >= 1 + n a$ \ + *Binomialkoeffizient* $binom(n, k) = (n!)/(k!(n-k)!)$ + + *Binomische Formel*\ +$(a + b)^n = sum^(n)_(k=0) binom(n,k) a^(n-k) b^k $ \ + *Fakultäten* $0! = 1! = 1$ \ + *Gaußklammer*: \ $floor(x) = text("floor")(x)$ \ - $ceil(x) = text("ceil")(x)$ - ], - [Bekannte Werte], [ - $e approx 2.71828$ ($2 < e < 3$) \ - $pi approx 3.14159$ ($3 < pi < 4$) - ] - ) + $ceil(x) = text("ceil")(x)$ \ + *Bekannte Werte* \ + $e approx 2.71828$ ($2 < e < 3$) \ + $pi approx 3.14159$ ($3 < pi < 4$) + ] #bgBlock(fill: colorAllgemein)[ @@ -84,8 +75,20 @@ #grid( columns: (1fr, 1fr), + row-gutter: 2mm, [$ sin(x) = (e^(i x) - e^(-i x))/(2i) $], - [$ cos(x) = (e^(i x) + e^(-i x))/(2) $] + [$ cos(x) = (e^(i x) + e^(-i x))/(2) $], + grid.cell( + colspan: 2, + align: center, + $ tan(x) = 1/2i ln((1+i x)/(1-i x)) $ + ), + grid.cell( + colspan: 2, + align: center, + $ arctan(x) = 1/2i ln((1+i x)/(1-i x)) $ + ) + ) #subHeading(fill: colorAllgemein)[Trigonmetrie] *Additionstheorem* \ @@ -93,6 +96,10 @@ $cos(x+y) = cos(x)cos(y) - sin(x)sin(y)$ \ $tan(x) + tan(y) = (tan(a) + tan(b))/(1 - tan(a) tan(b))$ \ $arctan(x) + arctan(y) = arctan((x+y)/(1 - x y))$ \ + $arctan(1/x) + arctan(x) = cases( + x > 0 : pi/2, + x < 0 : -pi/2 + )$ *Doppelwinkel Formel* \ $cos(2x) = cos^2(x) - sin^2(x)$ \ @@ -176,8 +183,10 @@ $forall m,n >= n_epsilon : abs(a_n - a_m) < epsilon$ \ Cauchyfolge $=>$ Konvergenz) - $a_n$ unbeschränkt $=>$ divergenz + ] - *Konvergent Grenzwert finden* + #bgBlock(fill: colorFolgen)[ + #subHeading(fill: colorFolgen)[Folgen Konvergenz Strategien] - Von Bekannten Ausdrücken aufbauen - Fixpunk Gleichung: $a = f(a)$ \ für rekusive $a_(n+1) = f(a_n)$ (Zu erst machen!) @@ -189,6 +198,23 @@ $b_n -> +infinity$: $c_n <= b_n $, wenn $a_n -> +infinity$ - Zwerlegen in Konvergente Teil folgen \ (Vorallem bei $(-1)^n dot a_n$) + + + *L'Hospital* + + $x in (a,b): limits(lim)_(x->b)f(x)/g(x)$ + + (Konvergenz gegen $b$, beliebiges $a$) + + Bendingungen: + 1. $limits(lim)_(x->b)f(x) = limits(lim)_(x->b)g(x)= 0 "oder" infinity$ + 2. $g'(x) != 0, x in (a,b)$ + 3. $limits(lim)_(x->b) (f'(x))/(g'(x))$ existiert + + $=> limits(lim)_(x->b) (f'(x))/(g'(x)) = limits(lim)_(x->b) (f(x))/(g(x))$ + + Kann auch Reksuive angewendet werden! + ] #bgBlock(fill: colorFolgen)[ @@ -212,15 +238,14 @@ #bgBlock(fill: colorFolgen)[ #subHeading(fill: colorFolgen)[Bekannte Folgen] #grid( - columns: (auto, auto, auto), + columns: (auto, auto), column-gutter: 4mm, row-gutter: 2mm, align: bottom, MathAlignLeft($ lim_(n->infinity) 1/n = 0 $), - [], - MathAlignLeft($ lim_(n->infinity) k = k, k in RR $), - grid.cell(colspan: 2, MathAlignLeft($ exp(x) = e^x = lim_(n->infinity) (1 + x/n)^n $)), MathAlignLeft($ lim_(n->infinity) sqrt(n) = + infinity $), + MathAlignLeft($ lim_(n->infinity) k = k, k in RR $), + MathAlignLeft($ e^x = lim_(n->infinity) (1 + x/n)^n $), grid.cell(colspan: 2, MathAlignLeft($ lim_(n->infinity) q^n = cases( 0 &abs(q), 1 &q = 1, @@ -246,8 +271,6 @@ - *Absolute Konvergenz* \ $limits(sum)_(n=1)^infinity abs(a_n) = a => limits(sum)_(n=1)^infinity a_n$ konvergent - - - *Partialsummen* \ ALLE Partialsummen von $limits(sum)_(k=1)^infinity abs(a)$ beschränkt\ $=>$ _Absolute Konvergent_ @@ -278,19 +301,6 @@ 2. $rho = lim_(n -> infinity) root(n, abs(a_(n+1))) $ \ divergent: $rho > 1$, keine Aussage $rho = 1$, konvergent $rho < 1$ - - - *Geometrische Reihe* - $limits(sum)_(n=0)^infinity q^n$ - - konvergent $abs(q) < 1$, divergent $abs(q) >= 1$ - - Grenzwert: (Muss $n=0$) $=1/(1-q)$ - - *Harmonische Reihe* $limits(sum)_(n=0)^infinity 1/n = +infinity$ - - - *Reihendarstellungen* - 1. $e^x = limits(sum)_(n=0)^infinity (x^n)/(n!)$ - 2. $ln(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity (-1)^n x^(n+1)$ - 3. $sin(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity $ - 4. $cos(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity $ - ] #bgBlock(fill: colorReihen)[ @@ -305,9 +315,16 @@ *Harmonische Reihe:* $sum_(n=0)^infinity 1/n = +infinity$ - *Andere* - - $e^x = limits(sum)_(n=0)^infinity (x^n)/(n!)$ - - $ln(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity (-1)^n x^(n+1)$ + *Reihendarstellungen* + #grid( + columns: (1fr, 1fr), + gutter: 3mm, + row-gutter: 2mm, + $e^x = limits(sum)_(n=0)^infinity (x^n)/(n!)$, + $ln(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity (-1)^n x^(n+1)$, + $sin(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity $, + $cos(x) = limits(sum)_(n=0)^infinity $ + ) ] #colbreak() @@ -421,7 +438,7 @@ { color.hsl(180deg, 81.82%, 95.69%) }, [$1/(q + x) x^(q+1)$], [$x^q$], [$q x^(q-1)$], [$ln abs(x)$], [$1/x$], [$-1/x^2$], - [$x ln(a x) - x$], [$ln(a x)$], [$1 / x$], + [$x ln(a x) - x$], [$ln(a x)$], [$a / x$], [$2/3 sqrt(a x^3)$], [$sqrt(a x)$], [$a/(2 sqrt(a x))$], [$e^x$], [$e^x$], [$e^x$], [$a^x/ln(a)$], [$a^x$], [$a^x ln(a)$], @@ -470,6 +487,50 @@ 3. $x$-kürzen sich weg ]) + #bgBlock(fill: colorIntegral, [ + #subHeading(fill: colorIntegral, [Integral]) + + *Riemann Integral*\ + $limits(sum)_(x=a)^(b) f(i)(x_())$ + + Summen: $integral f(x) + g(x) d x = integral f(x) d x + integral g(x)$ + + Vorfaktoren: $integral lambda f(x) d x = lambda f(x) d x$ + + *Integral Type*\ + - Eigentliches Int.: $integral_a^b f(x) d x$ + - Uneigentliches Int.: \ + $limits(lim)_(epsilon -> 0) integral_a^(b + epsilon) f(x) d x$ \ + $limits(lim)_(epsilon -> plus.minus infinity) integral_a^(epsilon) f(x) d x$ + - Unbestimmtes Int.: $integral f(x) d x = F(x) + c, c in RR$- Uneigentliches Int.: + + + *Cauchy-Hauptwert* + + $integral_(-infinity)^(+infinity) f(x)$ \ + NUR konvergent wenn: \ + $limits(lim)_(R -> -infinity) integral_(R)^(a) f(x) d x$ und $limits(lim)_(R -> infinity) integral_(a)^(R) f(x) d x$ konvergent für $a in RR$ + + $integral_(-infinity)^(infinity) f(x) d x$ existiert \ + $=> lim_(M -> infinity) integral_(-M)^(M) f(x) d x = integral_(-infinity)^(infinity) f(x) d x$ + + *Partial Integration* + + $integral u(x) dot v'(x) d x = u(x)v(x) - integral u'(x) dot v(x)$ + + *Subsitution* + + $integral_(x_0)^(x_1) f\(underbrace(g(x), "t")\) dot 1/(g'(x)) d x$ + + 1. Ersetzung: $ d x := d t dot g'(x)$ und $t := g(x)$ + 2. Grenzen: $t_0 = g(x_0)$, $t_1 = g(x_1)$ + 3. $x$-kürzen sich weg + + *Absolute "Konvergenz"* \ + Wenn $g(x)$ konvergent, + $abs(f(x)) <= g(x) => $ $f(x)$ konvergent + ]) + ] #bgBlock(fill: colorAllgemein, [ @@ -524,23 +585,4 @@ Konvergenz Radius $R = [0, infinity)$$$ )$ $ R = limsup_(n -> infinity) $ - #bgBlock(fill: colorIntegral, [ - #subHeading(fill: colorIntegral, [Integral]) - - Summen: $integral f(x) + g(x) d x = integral f(x) d x + integral g(x)$ - - Vorfaktoren: $integral lambda f(x) d x = lambda f(x) d x$ - - *Partial Integration* - - $integral u(x) dot v'(x) d x = u(x)v(x) - integral u'(x) dot v(x)$ - - *Subsitution* - - $integral_(x_0)^(x_1) f\(underbrace(g(x), "t")\) dot g'(x) d x$ - - 1. Ersetzung: $ d x := d t dot 1/(g'(x))$ und $t := g(x)$ - 2. Grenzen: $t_0 = g(x_0)$, $t_1 = g(x_1)$ - 3. $x$-kürzen sich weg - ])