Matematika 1. Jiří Fišer. 20. září Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září / 52

Podobné dokumenty
Matematika 1. Jiří Fišer. 21. září Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1, MT1 21. září / 53

Matematika 1 Jiˇr ı Fiˇser 19. z aˇr ı 2016 Jiˇr ı Fiˇser (KMA, PˇrF UP Olomouc) KMA MAT1 19. z aˇr ı / 19

Matematika 2 Úvod ZS09. KMA, PřF UP Olomouc. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MA2AA ZS09 1 / 25

goniometrickém tvaru z 1 = z 1 (cosα 1 +isinα 1 ), z 2 = z 2 (cosα 2 +isinα 2 ) Jejich součin = z 1 ( z 2 z 2 Jejich podíl: n-tá mocnina:

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

B) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Matematika.

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

Učební plán 4. letého studia předmětu matematiky. Učební plán 6. letého studia předmětu matematiky

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

Maturitní témata z matematiky

IV. Základní pojmy matematické analýzy IV.1. Rozšíření množiny reálných čísel

MATEMATIKA STUDIJNÍ POŽADAVKY PRO JEDNOTLIVÉ ROČNÍKY STUDIA

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

MATURITNÍ OTÁZKY Z MATEMATIKY PRO ŠKOLNÍ ROK 2010/2011

Požadavky ke zkoušce. Ukázková písemka

Matematický seminář. OVO ŠVP Tématický celek Učivo ŠVP Integrace Mezipředmětové vztahy. jejich soustavy. Spojitost funkce v bodě. Limita funkce v bodě

Maturitní témata profilová část

Bakalářská matematika I

funkce konstantní (y = c); funkce mocninné (y = x r pro libovolné r R, patří sem tedy i

MATEMATIKA A Metodický list č. 1

CZ 1.07/1.1.32/

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Omezenost funkce. Definice. (shora, zdola) omezená na množině M D(f ) tuto vlastnost. nazývá se (shora, zdola) omezená tuto vlastnost má množina

Matematika. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie Forma vzdělávání:

Systematizace a prohloubení učiva matematiky. Učebna s dataprojektorem, PC, grafický program, tabulkový procesor. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Matematika PRŮŘEZOVÁ TÉMATA

1.3. Číselné množiny. Cíle. Průvodce studiem. Výklad

p 2 q , tj. 2q 2 = p 2. Tedy p 2 je sudé číslo, což ale znamená, že

Cvičení z matematiky jednoletý volitelný předmět

Diferenciál funkce. L Hospitalovo pravidlo. 22. a 23. března 2011

Maturitní okruhy z matematiky - školní rok 2007/2008

MATEMATIKA B. Lineární algebra I. Cíl: Základním cílem tohoto tématického celku je objasnit některé pojmy lineární algebry a

Význam a výpočet derivace funkce a její užití

Nezbytnou součástí ústní zkoušky je řešení matematických příkladů, které student obdrží při zadání otázky.

Úvod, základní pojmy, funkce

Matematika I (KMI/5MAT1)

Základy matematiky pro FEK

Projekt IMPLEMENTACE ŠVP. pořadí početních operací, dělitelnost, společný dělitel a násobek, základní početní operace

Aplikovaná matematika I, NMAF071

Matematická analýza pro informatiky I.

3. Reálná čísla. většinou racionálních čísel. V analytických úvahách, které praktickým výpočtům

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Kapitola 7: Neurčitý integrál. 1/14

Maturitní témata od 2013

Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně v rámci bakalářských a magisterských studijních programů CZ / /0292

(FAPPZ) Petr Gurka aktualizováno 12. října Přehled některých elementárních funkcí

MATEMATIKA I. Marcela Rabasová

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Funkce. Limita a spojitost

Matematická analýza pro informatiky I.

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ základní úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

Poznámka. Je-li f zobrazení, ve kterém potřebujeme zdůraznit proměnnou, píšeme f(x) (resp. f(y), resp. f(t)) je zobrazení místo f je zobrazení.

Zavedení a vlastnosti reálných čísel

Text může být postupně upravován a doplňován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na stažení souboru. Veronika Sobotíková

Kapitola 7: Integrál. 1/17

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

Státní závěrečná zkouška z oboru Matematika a její použití v přírodních vědách

Praha & EU: investujeme do vaší budoucnosti. Daniel Turzík, Miroslava Dubcová,

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

SBÍRKA ÚLOH I. Základní poznatky Teorie množin. Kniha Kapitola Podkapitola Opakování ze ZŠ Co se hodí si zapamatovat. Přírozená čísla.

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

Matematická analýza III.

Příklad. Řešte v : takže rovnice v zadání má v tomto případě jedno řešení. Pro má rovnice tvar

Matematika a 2. března 2011

1. Několik základních pojmů ze středoškolské matematiky. Na začátku si připomeneme následující pojmy:

Úlohy k přednášce NMAG 101 a 120: Lineární algebra a geometrie 1 a 2,

Základy matematiky pracovní listy

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

Funkce základní pojmy a vlastnosti

MATEMATIKA 5. TŘÍDA. C) Tabulky, grafy, diagramy 1 - Tabulky, doplnění řady čísel podle závislosti 2 - Grafy, jízní řády 3 - Magické čtverce

POŽADAVKY K SOUBORNÉ ZKOUŠCE Z MATEMATIKY

Posloupnosti a řady. 28. listopadu 2015

Planimetrie 2. část, Funkce, Goniometrie. PC a dataprojektor, učebnice. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky

Wolfram Alpha. v podobě html stránky, samotný výsledek je často doplněn o další informace (např. graf, jiné možné zobrazení výsledku a

Matematika II. dvouletý volitelný předmět

Těleso racionálních funkcí

a r Co je to r-tá mocnina čísla a, za jakých podmínek má smysl, jsme důkladně probrali v kurzu ČÍSELNÉ MNOŽINY. Tam jsme si mj.

Funkce základní pojmy a vlastnosti

)(x 2 + 3x + 4),

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ vyšší úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

TEMATICKÝ PLÁN VÝUKY

MATEMATIKA I. Požadavky ke zkoušce pro skupinu C 1. ročník 2014/15. I. Základy, lineární algebra a analytická geometrie

Požadavky na konkrétní dovednosti a znalosti z jednotlivých tematických celků

Operace s maticemi. 19. února 2018

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

1 Mnohočleny a algebraické rovnice

Matematika I. Přednášky: Mgr. Radek Výrut, Zkouška:

VZOROVÉ PŘÍKLADY Z MATEMATIKY A DOPORUČENÁ LITERATURA pro přípravu k přijímací zkoušce studijnímu oboru Nanotechnologie na VŠB TU Ostrava

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

Rozklad na součin vytýkáním

Předmět: Matematika. Charakteristika vyučovacího předmětu:

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY. Učební osnova předmětu MATEMATIKA. pro nástavbové studium. varianta B 6 celkových týd.

MATEMATIKA I Požadavky ke zkoušce pro 1. ročník, skupina A 2017/18

Hisab al-džebr val-muqabala ( Věda o redukci a vzájemném rušení ) Muhammada ibn Músá al-chvárizmího (790? - 850?, Chiva, Bagdád),

Matematická analýza I

Transkript:

Matematika 1 Jiří Fišer 20. září 2011 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 1/ 52

Zimní semestr KMA MAT1 1 Úprava algebraických výrazů. Číselné obory. 2 Kombinatorika, základy teorie pravděpodobnosti a statistiky. 3 Základy lineární algebry: Vektory, matice, determinanty a řešení soustav lineárních rovnic(věta Frobeniova a Cramerova). 4 Posloupnosti a jejich limity, řady. 5 Funkce: Inverzní funkce, skládání funkcí, grafy. 6 Elementární funkce: Mocninné, logaritmické, exponenciální, goniometrické a cyklometrické. 7 Limita a spojitost funkce. 8 Základy diferenciálního počtu funkce jedné reálné proměnné: Derivace a její geometrický a fyzikální význam, diferenciál, užití při vyšetřování průběhu funkce. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 2/ 52

Letní semestr KMA MAT2 1 Základy integrálního počtu funkce jedné reálné proměnné: Neurčitýintegrál, určitýriemannůvintegrál, užitíripřiurčování délky křivky, obsahu plochy, povrchu a objemu rotačního tělesa. 2 Funkce dvou proměnných: Parciálníderivace,diferenciál. 3 Úvod do diferenciálních rovnic: Obyčejnédiferenciálnírovnice1.řádu. 4 Aplikace diferenciálního a integrálního počtu v chemii. 5 Základy numerické matematiky: Numerickéřešenírovnicojednéneznámé. Iteračnímetoda,interpolace,diference, numerickáderivaceaintegrace. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 3/ 52

Studijní materiály Stránky předmětu: www.studopory.vsb.cz. http://aix-slx.upol.cz/~fiser. V. MÁDROVÁ: Matematická analýza I. VUP, Olomouc, 2004. J. BRABEC, F. MARTAN, Z. ROZENSKÝ: Matematická analýza I. SNTL, Praha, 1989. J. KŘENEK, J. OSTRAVSKÝ: Diferenciální a integrální počet funkce jedné proměnné Zlín, 2001. J. KOPÁČEK: Matematická analýza pro fyziky I., SPN, Praha (skripta MFF UK). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 4/ 52

Studijní materiály V. MÁDROVÁ, J. MAREK Řešené příklady a cvičení z matematické analýzy I. VUP Olomouc, 2004. J. KOJECKÁ, M. ZÁVODNÝ: Příklady z matematické analýzy I., II., VUP Olomouc. B. P. DĚMIDOVIČ: Sbírka úloh a cvičení z matematické analýzy. Fragment, Praha, 2003. Rozšiřující literatura: K. REKTORYS a kol.: Přehled užité matematiky SNTL, Praha, 1988. H. J. BARTSCH: Matematické vzorce, SNTL, Praha, 1983. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 5/ 52

1. Číselné obory. Úprava algebraických výrazů. 1.1. Základní číselné množiny 1.2. Vlastnosti číselných množin 1.3. Supremum a infimum 1.4. Rozšířená reálná osa Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 6/ 52

Základní číselné množiny N={1,2,3,...,n,... }jemnožinavšechpřirozenýchčísel. N 0 = {0,1,2,3,...,n,...}=N {0}. Z={..., 2, 1,0,1,2,... }jemnožinavšechcelýchčísel. Q množinavšechzlomků { k n,kdek Zan N} jemnožinou všech čísel racionálních. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 7/ 52

Racionální čísla Úloha Čísloa=1,572převeďtenaobyčejnýzlomek. První způsob řešení Periodická část desetinného rozvoje čísla a je vlastně geometrická řada, tedy: a=1,5+ 72 72 72 72 1 103+ 105+ 107+ =1,5+ 10 3 1 1 100 = = 173 110. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 8/ 52

Racionální čísla Úloha Čísloa=1,572převeďtenaobyčejnýzlomek. Druhý způsob řešení Využijeme nekonečného periodického opakování: a = 1,572, 100a = 157,272, odkud po odečtení je 100a a=99a=157,272 1,572=155,7, tedy a= 1557 990 =173 110. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 9/ 52

Množina reálných čísel R Základní číselná množina. Reálná čísla zobrazujeme na číselné(reálné) ose. Přirozšiřovánípojmučísloz Qna Rvznikajídvěotázky: zda existuje potřeba iracionálních čísel(a jak je zavést), zdazobrazenímnožiny Rnačíselnouosujebijekce, tj. zda i každý bod číselné osy je obrazem nějakého reálného čísla. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 10/ 52

Potřebujeme iracionální čísla? Věta Neexistuje racionální číslo, jehož druhá mocnina by byla rovna 2. Důkaz(sporem) r Q:r 2 =2. r Q r= p q zlomekvzákladnímtvaru,rq=p. rq=p r 2 q 2 =p 2,tj.2q 2 =p 2 p 2 jesudé pjesudé pjesudé p=2k 2q 2 =4k 2 q 2 =2k 2 q 2 jesudé qjesudé paqjesudé zlomek p q lzekrátitdvěma,atojespor s předpokladem, že tento zlomek je v základním tvaru. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 11/ 52

Iracionálníčísla Q Bez iracionálních čísel bychom např. nedovedli změřit úhlopříčku jednotkového čtverce. Platí: Q Q = a R=Q Q. Dekadický rozvoj iracionálních čísel: neukončený a neperiodický (pro iracionální čísla často známe jen konečný počet míst jejich dekadického rozvoje(např. pro číslo π)). Mohutnost množin N, Z,aQjsouspočetné(prvkytěchtomnožinlzeuspořádatdo posloupnosti), R(atedyiQ )spočetnánení;říkáme,že Rmámohutnostkontinua. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 12/ 52

Komplexní čísla C Komplexní čísla zobrazujeme v Gaussově rovině. Zapisujemebuďvalgebraickémtvaru:z=a+ib, nebovgoniometrickémtvaru:z= z (cos ϕ+isinϕ). Pro číselné množiny platí: N N 0 Z Q R C. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 13/ 52

Vlastnosti číselných množin Definice MnožinaMsenazýváshoraomezená L Rtak,že x Mplatí x L.TotočísloLsenazýváhorníodhad(resp.hornízávora). MnožinaMsenazývázdolaomezená K Rtak,že x Mplatí x K.TotočísloKsenazývádolníodhad(resp.dolnízávora). MnožinaMsenazýváomezená jeomezenáshoraizdola. Největší a nejmenší prvek množiny PokudněkterýhorníodhadmnožinyMpatřídomnožinyM,pakjej nazýváme největší prvek množiny M a označujeme jej max M. Podobně nejmenší prvek množiny M(definujte) označujeme min M. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 14/ 52

Vlastnosti číselných množin Definice MnožinaMsenazýváshoraomezená L Rtak,že x Mplatí x L.TotočísloLsenazýváhorníodhad(resp.hornízávora). MnožinaMsenazývázdolaomezená K Rtak,že x Mplatí x K.TotočísloKsenazývádolníodhad(resp.dolnízávora). MnožinaMsenazýváomezená jeomezenáshoraizdola. Největší a nejmenší prvek množiny PokudněkterýhorníodhadmnožinyMpatřídomnožinyM,pakjej nazýváme největší prvek množiny M a označujeme jej max M. Podobně nejmenší prvek množiny M(definujte) označujeme min M. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 14/ 52

Úloha Určete největší a nejmenší prvek množiny M 1 = {1, 12 },14,18,..., M 2 = M 3 = { 1 2, 1 2,2 3, 2 3,3 4, 3 4,... {0,1, 12,13,14,... }. }, Řešení MnožinaM 1 mánejvětšíanemánejmenšíprvek,m 2 nemánejvětšíani nejmenšíprvek,m 3 máprveknejvětšíinejmenší. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 15/ 52

Úloha Určete největší a nejmenší prvek množiny M 1 = {1, 12 },14,18,..., M 2 = M 3 = { 1 2, 1 2,2 3, 2 3,3 4, 3 4,... {0,1, 12,13,14,... }. }, Řešení MnožinaM 1 mánejvětšíanemánejmenšíprvek,m 2 nemánejvětšíani nejmenšíprvek,m 3 máprveknejvětšíinejmenší. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 15/ 52

Intervaly Definice a,b R,a <b,definujeme uzavřenýinterval a,b ={x R;a x b}, otevřenýinterval(a,b)={x R;a <x <b}, apodobně a,b)a(a,b. Všechnytytointervalymajídélkub a. Definice Množinu a,+ )={x R;x a}nazývámeneomezenýinterval. Podobně(a,+ ),(,b,(,b). Množinu R zapisujeme též jako(, + ). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 16/ 52

Absolutní hodnota Definice Absolutníhodnotačíslaa Rseoznačuje a ajedefinovánatakto: { a proa 0, a R: a = a proa <0. Věta(vlastnosti absolutní hodnoty) a,b Rplatí 1 a 0,přičemž a =0 a=0, 2 a = a, 3 a+b a + b (trojúhelníkovounerovnost), 4 a b a b, 5 ab = a b, 6 prob 0je a = a b b. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 17/ 52

Absolutní hodnota Definice Absolutníhodnotačíslaa Rseoznačuje a ajedefinovánatakto: { a proa 0, a R: a = a proa <0. Věta(vlastnosti absolutní hodnoty) a,b Rplatí 1 a 0,přičemž a =0 a=0, 2 a = a, 3 a+b a + b (trojúhelníkovounerovnost), 4 a b a b, 5 ab = a b, 6 prob 0je a = a b b. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 17/ 52

Zobecněná trojúhelníková nerovnost pro absolutní hodnotu Vlastnost 3 můžeme zobecnit(důkaz matematickou indukcí): (3 ) n N a i R: a 1 +a 2 + +a n a 1 + a 2 + + a n,nebo zkráceně n n a i a i. i=1 i=1 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 18/ 52

Absolutní hodnota Geometrický význam absolutní hodnoty Úloha a značí vzdálenost obrazu čísla a od počátku číselné osy, a b (= b a )vzdálenostobrazůčísela,bnačíselnéose. Řešte nerovnice a rovnici: a) x 3 <2, b)2 x+2 3 x 2x 4, c) 3 5 4 x+3 2 x+1 3 x 2 =0. 4 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 19/ 52

Absolutní hodnota Geometrický význam absolutní hodnoty Úloha a značí vzdálenost obrazu čísla a od počátku číselné osy, a b (= b a )vzdálenostobrazůčísela,bnačíselnéose. Řešte nerovnice a rovnici: a) x 3 <2, b)2 x+2 3 x 2x 4, c) 3 5 4 x+3 2 x+1 3 x 2 =0. 4 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 19/ 52

Supremum a infimum Definice NechťM R,M.Číslo β RnazývámesupremummnožinyMa píšeme β=supm,právěkdyžmátytodvěvlastnosti: (1) x M:x β, (2) β < β x M:x > β. Definice NechťM R,M.Číslo α RnazývámeinfimummnožinyMa píšeme α=infm,právěkdyžmátytodvěvlastnosti: (1) x M:x α, (2) α > α x M:x < α. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 20/ 52

Supremum a infimum Definice NechťM R,M.Číslo β RnazývámesupremummnožinyMa píšeme β=supm,právěkdyžmátytodvěvlastnosti: (1) x M:x β, (2) β < β x M:x > β. Definice NechťM R,M.Číslo α RnazývámeinfimummnožinyMa píšeme α=infm,právěkdyžmátytodvěvlastnosti: (1) x M:x α, (2) α > α x M:x < α. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 20/ 52

Supremum a infimum Úloha UrčetesupMainfMpromnožinuM= { } 1 2,2 3,3 4,.... Řešení PlatísupM=1,neboťvšechnyprvkymnožinyMjsoupravézlomkya jsoutedymenšínež1;jestliževšakvezmemelibovolnéčíslor <1,existuje vždyvmprvek n n+1,kterýjevětšínežr. DáleinfM= 1 2,neboťžádnýprvekMnenímenšínež 1 2,akdyžzvolíme libovolnéčíslos> 1 2,pakvždyprávěproprvek 1 2 platí 1 2 <s.přitom supmneníainfmjeprvkemzadanémnožinym. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 21/ 52

Supremum a infimum Věta(o existenci suprema a infima) 1) Každá neprázdná shora omezená množina reálných čísel má supremum. 2) Každá neprázdná zdola omezená množina reálných čísel má infimum. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 22/ 52

Okolí bodu Definice(Topologická definice) Okolím bodu a nazveme každý otevřený interval(c, d) konečné délky, kterýobsahujeboda(tj.kdea (c,d));označeníokolíbodua:u(a). Definice(Metrická definice) ε-okolímbodua,kde ε R, ε >0,nazývámeinterval(a ε,a+ε); označení: U(a, ε) nebo též U(a). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 23/ 52

Rozšířená reálná osa Číselnouosurozšířímeodvěnevlastníčísla:+ a. Označenírozšířenéreálnéosy: R = R {,+ }. Zavedení nevlastních čísel nám umožňuje hlouběji, lépe a jednodušeji formulovat mnohé poznatky matematické analýzy. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 24/ 52

Rozšířená reálná osa Vlastnosti nevlastních čísel Na rozšířené reálné ose definujeme přirozené uspořádání a početní operace tak, že rozšíříme příslušná pravidla platná na R. Uspořádání: zvláště x R: <x <+, <+, ( )=+, (+ )=, + = =+. Supremum a infimum: Pro množinu M, která není shora omezená, je supm=+,promnožinum,kteránenízdolaomezená,je infm=. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 25/ 52

Rozšířená reálná osa Vlastnosti nevlastních čísel Na rozšířené reálné ose definujeme přirozené uspořádání a početní operace tak, že rozšíříme příslušná pravidla platná na R. Uspořádání: zvláště x R: <x <+, <+, ( )=+, (+ )=, + = =+. Supremum a infimum: Pro množinu M, která není shora omezená, je supm=+,promnožinum,kteránenízdolaomezená,je infm=. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 25/ 52

Rozšířená reálná osa Početní operace s nevlastními čísly Sčítáníaodčítání: x Rdefinujeme ±x+(+ )=(+ ) ±x= ±x ( )=(+ )+(+ )= =(+ ) ( )=+, ±x+( )=( ) ±x= ±x (+ )=( )+( )= =( ) (+ )=. Nedefinujeme (+ ) (+ ), (+ )+( ), ( )+(+ ), ( ) ( ). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 26/ 52

Rozšířená reálná osa Početní operace s nevlastními čísly Násobení: x R,x >0definujeme x (+ )=(+ ) x=(+ ) (+ )=( ) ( )=+, x ( )=( ) x=(+ ) ( )=( ) (+ )=. Podobněprox <0. Nedefinujeme 0 (+ ), (+ ) 0, 0 ( ), ( ) 0. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 27/ 52

Rozšířená reálná osa Početní operace s nevlastními čísly Dělení: x Rdefinujeme x (+ ) = x ( ) =0. Prox >0je prox <0je Nedefinujeme + x + x =+, =, x x =, =+. + +, +,atd., x 0 prožádnéx R,tj.ani 0 0 nebo ± 0. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 28/ 52

Rozšířená reálná osa Početní operace s nevlastními čísly Mocniny: n Ndefinujeme (+ ) n =+, (+ ) n =0, ( ) n =( 1) n (+ ). Nedefinujeme (+ ) 0, ( ) 0, 0 0, 1 +, 1. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 29/ 52

Rozšířená reálná osa Poznámka Zpraktickýchdůvodůseněkdypíšemísto+ jen,takženapř.místo výrazu(+ )+(+ )lzenapsatjen +.Jestliževšakpracujemev komplexním oboru, kde se zavádí jediné komplexní nekonečno označované,musímedátpozornajehoodlišeníod+ zrozšířenéreálnéosy R. Úloha Vypočtěte a=+ 5 ( ) 3 +( ) 3 (100 ) 1200! +. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 30/ 52

Rozšířená reálná osa Poznámka Zpraktickýchdůvodůseněkdypíšemísto+ jen,takženapř.místo výrazu(+ )+(+ )lzenapsatjen +.Jestliževšakpracujemev komplexním oboru, kde se zavádí jediné komplexní nekonečno označované,musímedátpozornajehoodlišeníod+ zrozšířenéreálnéosy R. Úloha Vypočtěte a=+ 5 ( ) 3 +( ) 3 (100 ) 1200! +. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 30/ 52

je název pro elementární funkce, které vzniknou zfunkcíkonstantnícha zfunkcef(x)=x užitím operací sčítání, odčítání, násobení, dělení a odmocňování. Pokud nepoužijeme operaci odmocňování, dostaneme algebraické funkce racionální. Algebraické funkce, které nejsou racionální, nazýváme iracionální. Zvláštní případy algebraických funkcí: celá racionální funkce neboli funkce polynomická (algebraický polynom) a lomená racionální funkce, patří mezi nejvýznamnější funkce studované v matematice. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 31/ 52

Algebraické funkce a) Mocniny s přirozeným a celým exponentem b) Odmocniny c) Mocniny s racionálním exponentem d) Polynomické funkce e) Racionální lomené funkce Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 32/ 52

a) Mocniny s přirozeným a celým exponentem a,b R, r,s N: (1) a r a s =a r+s, a n =a } a {{ a}, pron N. n-krát (2) a r :a s =a r s (pokuda 0,r >s), (3) (a r ) s =a rs, (4) (ab) r =a r b r, (5) ( ) a r= a r b b (pokudb 0), r (6) a r =b r a=b(pokuda,b >0). K tomu přidejme ještě vlastnosti vyjádřené nerovnostmi (7) a,b >0:a r <b r a<b, (8) a >1,r <s a r <a s ; a (0,1),r <s a r >a s. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 33/ 52

Rozšíření pojmu mocnina Nejprve exponent 0: Mají-li zůstat v platnosti výše uvedené vlastnosti(1) (5), je třeba podle (2) a r :a s =a r s (pokuda 0,r >s) definovat a 0;a 0 =1. Vlastnost(2)pakplatípror sauvšechvlastnostísemusíme omezit na mocniny s nenulovým základem, neboť 0 0 nenídefinována. Vlastnosti (6) a r =b r a=b(pokuda,b >0)a (7) a,b >0:a r <b r a<b ovšempror=0neplatí. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 34/ 52

Rozšíření pojmu mocnina Exponent celé číslo. Klíčovou vlastností je opět (2) a r :a s =a r s (pokuda 0,r >s), podlenížsedefinuje(položíme-lir=0,s=k) a 0, k Z; a k = 1 a k. Vlastnost(2)pakplatíjižbezomezenípror,s Zavlastnost (7) a,b >0:a r <b r a<b nabude tvaru (7 ) r >0, a,b >0: a r <b r a <b, r <0, a,b >0: a r >b r a <b. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 35/ 52

b) Odmocniny Definice Pro každé přirozené číslo n definujeme n-tou odmocninu z nezáporného čísla a jako takové nezáporné číslo x, pro něž platí x n =a. Označení: x= n a. Podle definice tedy ( n a ) n=a, například ( 3 ) 2=3. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 36/ 52

Existence n-té odmocniny sezdábýtzřejmá. Jednoduché příklady: 3 8=2, neboť 2 3 =8. Ménězřetelnépřípady,třeba 3 π, jetřebasiodpovědětna otázku, zdan-táodmocninaprokaždéa R,a 0skutečněexistujeazdaje to jediné číslo. Věta(o existenci a jednoznačnosti n-té odmocniny) n N, a R,a 0existujeprávějednočíslox R,x 0,takové,že x n =a. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 37/ 52

Základní vlastnosti odmocnin: Věta a R,a 0, m,n,r N: 1) ( n a ) m = n a m, 2) nr a r = n a. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 38/ 52

c) Mocniny s racionálním exponentem Vyjdeme ze základní vlastnosti n-té odmocniny z čísla a: x n =a. Tedypoložíme x=a t apoumocněnínan-touje a=x n =a tn, tedy tn=1,t=1/n. Tovedekdefinici ( n N, m Z, a R,a >0): a 1 n = n a, a m n = n a m. Vlastnosti mocnin zůstávají zachovány s tím, že musíme uvážit příslušnépodmínkypro a,b,r,s. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 39/ 52

Mocniny s reálným exponentem Definice Pojem mocniny lze takto rozšířit, ale mocnina s iracionálním exponentem již není algebraická funkce. Nechťa R,a >0,q Q. Pakdefinujeme a q = sup {a r }. r Q, r<q Výše uvedené vlastnosti mocnin(1) (6),(7 ),(8) platí pro libovolné reálné exponenty. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 40/ 52

2 1 3 2 1 1 2 1 2 3 Obrázek:Grafyfunkcíy=x 3,y=x 2 ay=x. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 41/ 52

2 1 3 2 1 1 2 1 2 3 Obrázek:Grafyfunkcíy=x,y=x 1/2 ay=x 1/3. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 42/ 52

d) Polynomické funkce Jsoudányrovnicíy=P(x),kde je algebraický polynom. P(x)=a 0 x n +a 1 x n 1 + +a n 1 x+a n Proa 0 0jdeopolynomatedyiopolynomickoufunkcin-tého stupně;d(f)=r. Polynomická funkce obsahující jen liché mocniny x je lichá, pokud obsahuje jen sudé mocniny x, je sudá. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 43/ 52

Při studiu polynomických funkcí se využívá poznatků z algebry, která se algebraickými polynomy zabývá. Zejména se využívá: - dělení polynomů(se zbytkem), - rozklad polynomu na součin kořenových činitelů a nerozložitelných kvadratických polynomů, - věta o rovnosti polynomů.(jestliže dva polynomy P, Q nejvýše n-téhostupněserovnajívn+1bodech,pakp(x)=q(x)na R,tj. oba polynomy mají tentýž stupeň a tytéž koeficienty.) Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 44/ 52

e) Racionální lomené funkce Jsou to funkce dané rovnicí y= P(x) Q(x), kde P(x), Q(x) jsou polynomy. Je-li stupeň čitatele větší nebo roven stupni jmenovatele, dovedeme racionální lomenou funkci vyjádřit ve tvaru y=s(x)+ R(x) Q(x), P(x) kdes(x)jepodílar(x)jezbytekpřidělení Q(x).Tatoúprava(kterése říká snížitstupeňčitatelepodstupeňjmenovatele )sepoužívápři integraci racionálních funkcí. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 45/ 52

Racionální lomené funkce Úloha Jedánafunkcey= x3 5x 2 +8x 7 x 2. Proveďte snížení stupně čitatele +3 pod stupeň jmenovatele. Řešení. Poprovedenémdělenídostanemey=x 2+ 3x 1 x 2 +3. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 46/ 52

Racionální lomené funkce Úloha Jedánafunkcey= x5 1 x 2 +1.Proveďtesníženístupněčitatelepodstupeň jmenovatele, aniž provedete klasické dělení. Řešení. V čitateli vhodné členy přičítáme a odčítáme a zlomek rozdělíme na více zlomků.dostanemey=x 3 x+ x 1 x 2 +1. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 47/ 52

Úprava algebraických výrazů[www.studopory.vsb.cz] Úloha(Úprava racionálních výrazů) Zjednodušte algebraický výraz a uveďte podmínky řešitelnosti. ( a+ 1 ) 2 ( b 1 ) 3 ( ab 1 ) 2 b a ab Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 48/ 52

Úprava algebraických výrazů[www.studopory.vsb.cz] Úloha(Úprava racionálních výrazů) Zjednodušte algebraický výraz a 2 [ +a 2 (a+2) 2 a 2 a 4 3a 3 4a 2 4 3 ] a 2 a a uveďte podmínky řešitelnosti. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 49/ 52

Úprava algebraických výrazů[www.studopory.vsb.cz] Úloha(Úprava iracionálních výrazů) Upravte výraz 3 x x V(x)= 2 4 x 3 12 x 11 převodem odmocnin na mocniny s racionálními exponenty. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 50/ 52

Úprava algebraických výrazů[www.studopory.vsb.cz] Úloha(Rozklad polynomu) Upravte výraz. x 3 8 +4x+8 x 2 +5x 14 :2x2 x 2 49 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 51/ 52

Úprava algebraických výrazů[www.studopory.vsb.cz] Úloha(Rozklad polynomu) Upravte výraz. 2x 2 2x+2 x 2 25 : x 3 +1 x 2 4x 5 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1 20. září 2011 52/ 52