Formulario gratuito
Formulario del Precorso di Analisi 1
Le formule del Precorso con le condizioni di validità: logica, potenze e radici, prodotti notevoli e Ruffini, equazioni e disequazioni di ogni tipo, logaritmi, esponenziali, goniometria, retta e coniche.
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Logica e quantificatori
Le tavole di verità e gli esempi sono nel capitolo Logica elementare.
Tavola di verità dei connettivi
La disgiunzione è inclusiva, cioè è vera anche quando e sono vere insieme. L’implicazione è falsa solo se l’ipotesi è vera e la tesi è falsa.
Doppia implicazione
La doppia implicazione è vera quando e hanno lo stesso valore di verità. Il simbolo indica che due proposizioni hanno la stessa tavola di verità.
Leggi di De Morgan
La negazione scambia «e» con «o» e nega le singole parti. Per esempio la negazione di è .
Implicazione, negazione e contronominale
La contronominale è equivalente all’implicazione di partenza. L’inversa ha una tavola di verità diversa, quindi può essere falsa anche quando è vera.
Condizione necessaria e sufficiente
Dalla contronominale segue che, se la condizione necessaria è falsa, anche è falsa. Per esempio « multiplo di » è sufficiente per « pari», mentre « pari» è necessaria per « multiplo di ».
Negazione dei quantificatori
Con più quantificatori si scambiano tutti, dall’esterno verso l’interno, e alla fine si nega il predicato. Per esempio la negazione di è . Un solo controesempio basta a rendere falsa una proposizione universale.
Schemi di dimostrazione
I tre schemi dimostrano la stessa implicazione . La dimostrazione per assurdo si fonda sull’equivalenza .
Potenze
Le definizioni e gli esempi sono nel capitolo Potenze e radici.
Esponente zero e negativo
Valgono per , e naturale. La scrittura è priva di significato. Per esempio e .
Potenza con base negativa
Vale per ogni reale e naturale. La scrittura indica l’opposto di , cioè , mentre .
Proprietà delle potenze
Valgono per ed esponenti reali. Con basi negative valgono per esponenti interi, dove le potenze sono definite.
Attenzione
Le proprietà riguardano prodotti e quozienti. Per una somma, in generale, e . Per esempio e ; allo stesso modo e .
Potenza a esponente razionale
Valgono per , intero e naturale con . Con questa definizione le proprietà delle potenze continuano a valere, per esempio .
Confronto tra potenze
Con esponente la terza disuguaglianza si rovescia. Potenze con basi ed esponenti diversi si confrontano dopo averle riscritte con la stessa base o con lo stesso esponente, per esempio .
Radici e razionalizzazione
Le condizioni di esistenza e i tre casi di razionalizzazione sono spiegati nello stesso capitolo Potenze e radici.
Radice n-esima e condizioni di esistenza
Con indice pari la radice esiste solo se il radicando è maggiore o uguale a zero, e il suo valore è maggiore o uguale a zero. Per esempio , mentre l’equazione ha le soluzioni ; con indice dispari .
Proprietà delle radici
Valgono per e ( nel quoziente), con indici ed esponente naturale . Se gli indici sono dispari valgono per ogni e reali, con nel quoziente.
Proprietà invariantiva e confronto tra radici
Valgono per e naturale. Radici con indici diversi si portano all’indice comune dato dal minimo comune multiplo degli indici. Per esempio e , quindi .
Radice di un quadrato e trasporto di fattori
La prima vale per ogni reale, la seconda e la terza per . Per si ha , per esempio . Con indice pari , con indice dispari .
Somma di radicali simili
Vale per radicali con lo stesso indice e lo stesso radicando, con se è pari. Prima si estraggono i fattori dal segno di radice, per esempio .
Razionalizzazione
Valgono per , con nella seconda e , nella terza. La terza moltiplica per il binomio coniugato, poiché ; con un numero al posto di una radice si ha per esempio .
Prodotti notevoli
Gli sviluppi e il loro uso nelle scomposizioni sono nel capitolo Fattorizzazione, Ruffini e divisione tra polinomi.
Quadrato di binomio e di trinomio
Valgono per ogni valore di , , . Lette da destra a sinistra scompongono un trinomio formato da due quadrati e dal doppio prodotto delle basi, per esempio .
Cubo di binomio
Valgono per ogni valore di e . Per esempio .
Differenza di quadrati
Vale per ogni valore di e e si applica anche più volte di seguito, per esempio .
Somma e differenza di cubi
Valgono per ogni valore di e . Il secondo fattore, detto falso quadrato, come trinomio in ha discriminante , negativo per ; perciò non ha radici reali e la scomposizione termina.
Somma e differenza di potenze
La prima vale per ogni naturale , la seconda per dispari. Per si ritrovano la differenza e la somma di cubi.
Potenza di un binomio e triangolo di Tartaglia
Vale per naturale. I coefficienti sono le righe del triangolo di Tartaglia, per esempio . Nello sviluppo di i segni dei termini si alternano.
Trinomio speciale
Si applica quando i due numeri e si trovano a mente. Per esempio , poiché e .
Raccoglimento totale e parziale
Il raccoglimento parziale si conclude quando i gruppi lasciano lo stesso fattore, per esempio .
Attenzione
La somma di quadrati con non si scompone in fattori di primo grado a coefficienti reali. Per esempio per ogni , quindi non ha radici reali.
Divisione, Ruffini e scomposizione
I teoremi con le dimostrazioni sono nel capitolo Fattorizzazione, Ruffini e divisione tra polinomi.
Principio di identità dei polinomi
Con il principio si determinano coefficienti incogniti, per esempio da segue e . Nel prodotto di due polinomi non nulli i gradi si sommano, cioè .
Divisione con resto
Per ogni divisore non nullo il quoziente e il resto esistono e sono unici. Se , il quoziente ha grado ; se , il polinomio divide .
Teorema del resto e teorema di Ruffini
Il resto della divisione per è quindi e si calcola senza eseguire la divisione. Per un divisore con il resto è .
Schema di Ruffini
Nella prima riga si scrivono i coefficienti in ordine di grado decrescente, con al posto dei gradi mancanti; ogni numero della riga dei risultati si moltiplica per e si somma al coefficiente della colonna successiva. L’ultimo numero è il resto , gli altri sono i coefficienti del quoziente, di grado . Qui .
Radici razionali di un polinomio
Vale per a coefficienti interi con , e per ridotta ai minimi termini. Le radici razionali si cercano quindi tra un numero finito di candidati; se , sono numeri interi che dividono il termine noto.
Scomposizione del trinomio di secondo grado
Vale per e , con e radici del trinomio; se si ha . Se il trinomio non si scompone in fattori reali di primo grado.
Molteplicità di una radice
In questo caso la radice ha molteplicità . Il grafico di attraversa l’asse in se è dispari e lo tocca senza attraversarlo se è pari.
Equazioni di primo e secondo grado
La dimostrazione della formula risolutiva è nel capitolo Equazioni e disequazioni polinomiali e fratte.
Equazione di primo grado
Vale per . Per l’equazione è impossibile se ed è un’identità se .
Formula risolutiva
Vale per e . Per le soluzioni sono due e distinte, per c’è la sola soluzione doppia , per l’equazione non ha soluzioni reali.
Formula ridotta
Vale per e . È la formula risolutiva con numeratore e denominatore divisi per , e abbrevia i calcoli quando è pari. Per esempio ha , quindi .
Equazioni spurie e pure
Valgono per . La seconda ha soluzioni reali solo se ; per è impossibile.
Somma e prodotto delle radici
Valgono per e , con e radici di . Di conseguenza i due numeri con somma e prodotto sono le soluzioni di .
Legge di annullamento del prodotto
Un’equazione di grado maggiore di due si risolve scomponendo in fattori e uguagliando a zero ciascun fattore. Un polinomio di grado ha al più radici reali.
Equazioni biquadratiche e trinomie
Ogni soluzione dà , la soluzione dà , le soluzioni si scartano. Allo stesso modo l’equazione si risolve con la sostituzione .
Disequazioni polinomiali e fratte
Gli esempi con la tabella dei segni sono nel capitolo Equazioni e disequazioni polinomiali e fratte.
Principi di equivalenza delle disequazioni
Moltiplicando i due membri per una quantità negativa il verso si inverte. Per esempio da segue .
Segno del trinomio di secondo grado
Valgono per , con radici del trinomio e radice doppia; per il trinomio è negativo. Per i segni sono gli opposti, e in alternativa si moltiplica per invertendo il verso.
Segno di un prodotto e di un quoziente
Un prodotto è positivo dove il numero dei fattori negativi è pari e negativo dove è dispari; nella tabella dei segni ogni fattore occupa una riga. Un fattore con pari è positivo per , con dispari ha il segno di .
Equazioni fratte
Le condizioni di esistenza si scrivono per tutti i denominatori dell’equazione di partenza, prima di ridurre allo stesso denominatore. Le soluzioni di che annullano un denominatore si scartano.
Disequazioni fratte
Gli zeri del denominatore sono esclusi per ogni verso; con e gli zeri del numeratore sono inclusi.
Attenzione
Moltiplicare i due membri per un denominatore ne presuppone il segno, che dipende da . Da non segue , poiché soddisfa la prima disuguaglianza e non la seconda. Le soluzioni di sono .
Sistemi di disequazioni
Qui e sono gli insiemi delle soluzioni delle singole disequazioni. Le soluzioni del sistema sono quindi gli intervalli comuni a tutte le disequazioni.
Valore assoluto
Ogni forma risolutiva discende dalla definizione per casi, come si vede nel capitolo Equazioni e disequazioni con il valore assoluto.
Valore assoluto e distanza
Il valore assoluto è sempre maggiore o uguale a zero e vale zero solo se . Il numero è la distanza tra e sulla retta reale; per un’espressione si ha dove e dove .
Proprietà del valore assoluto
Valgono per ogni reali, con nel quoziente. L’ultima è la disuguaglianza triangolare, e l’uguaglianza vale se e solo se .
Equazione |A| = k
Per l’equazione equivale ad . Per non ha soluzioni, perché .
Equazione |A| = |B|
La formula vale senza condizioni aggiuntive, perché i due membri sono entrambi maggiori o uguali a zero.
Equazione |A| = B
Il primo membro non è negativo, quindi l’equazione impone la condizione . Le soluzioni che non la soddisfano si scartano.
Disequazioni |A| < k e |A| ≤ k
Valgono per . Per la disequazione non ha soluzioni; la disequazione equivale ad .
Disequazioni |A| > k e |A| ≥ k
Valgono per . Per si ha . Per la disequazione è soddisfatta in tutto il dominio di , e lo stesso vale per con .
Disequazioni |A| < B e |A| > B
Le due forme valgono qualunque sia il segno di , perché il sistema di sinistra comporta da solo e l’unione di destra comprende i punti con . Con e le forme sono le stesse, con le disuguaglianze larghe.
Disequazione |A| < |B|
Vale perché i due membri sono maggiori o uguali a zero, quindi il confronto tra i moduli equivale al confronto tra i quadrati.
Più valori assoluti: studio per zone
Gli argomenti di si annullano in e in , che dividono la retta in tre zone; in ciascuna zona ogni modulo si scrive senza barre secondo il segno del suo argomento. Le soluzioni sono l’unione dei risultati delle zone, qui e .
Equazioni e disequazioni irrazionali
Il motivo di ciascuna condizione è spiegato nel capitolo Equazioni e disequazioni irrazionali.
Equazione √A = B
La condizione di esistenza segue da . Senza la condizione l’elevamento al quadrato introduce soluzioni estranee: da si ricava , ma la radice dà , quindi l’unica soluzione è .
Equazione √A = √B
La condizione segue da e . Al posto di si può imporre , scegliendo il radicando più semplice.
Disequazioni √A < B e √A ≤ B
La prima condizione è l’esistenza della radice e la seconda segue da . Con entrambi i membri maggiori o uguali a zero l’elevamento al quadrato conserva il verso.
Disequazioni √A > B e √A ≥ B
Dove basta che la radice esista; nel secondo sistema la condizione segue da . Per il secondo sistema diventa , .
Disequazione √A < √B
La condizione di esistenza segue da .
Radici di indice dispari
Valgono senza condizioni di esistenza e senza casi sul segno dei membri, perché è strettamente crescente su tutto . Lo stesso vale per ogni indice dispari , con al posto di .
Logaritmi
Le proprietà e i metodi risolutivi sono spiegati nel capitolo Equazioni e disequazioni logaritmiche.
Definizione di logaritmo
Vale per , e . Il logaritmo esiste solo per argomenti positivi, perché per ogni . Il logaritmo in base si indica con .
Identità e valori notevoli
Valgono per , ; la terza per ogni reale, la quarta per . Con la terza un numero si scrive come logaritmo, per esempio .
Proprietà dei logaritmi
Valgono per , , , e reale. Con l’incognita negli argomenti, le condizioni di esistenza si scrivono prima di applicarle.
Logaritmo di una potenza pari
Vale per . L’uguaglianza vale solo per , perciò applicata a un’equazione può restringerne il dominio.
Cambio di base
Valgono per diversi da , e ; per si ottiene . Per esempio .
Funzione logaritmica
Per è strettamente crescente, per è strettamente decrescente; il grafico passa per e ha la retta come asintoto verticale. Per il logaritmo è negativo per e positivo per .
Attenzione
Le proprietà dei logaritmi riguardano prodotti, quozienti e potenze. In generale e . Per esempio e ; inoltre e .
Equazione logₐ A = logₐ B
Vale per , , perché la funzione logaritmica è iniettiva. La condizione segue da e . Se l’equazione si ottiene con le proprietà da più logaritmi, le condizioni di esistenza si scrivono su tutti i logaritmi dell’equazione di partenza.
Equazione logₐ A = k
Vale per , e reale. La condizione è soddisfatta, perché .
Metodo di sostituzione
Vale per , e . La sostituzione trasforma un’equazione in e in un’equazione algebrica in ; ogni valore reale di è accettabile e dà la soluzione .
Disequazione logₐ A > logₐ B
Con base maggiore di il verso si mantiene, con base tra e si rovescia. In ogni sistema la condizione di esistenza riguarda l’argomento minore, perché la positività dell’altro segue dalla disuguaglianza; con , , la regola è la stessa.
Disequazione logₐ A > k
Per i due casi si scambiano, quindi la disequazione equivale a se e ad se .
Equazioni e disequazioni esponenziali
Gli esempi con le due basi e con la sostituzione sono nel capitolo Equazioni e disequazioni esponenziali.
Funzione esponenziale
Vale per , . Il grafico passa per e ha l’asintoto orizzontale ; la funzione è strettamente crescente per e strettamente decrescente per . Vale inoltre .
Equazione con la stessa base
Vale per , , perché la funzione esponenziale è iniettiva. I due membri si riscrivono come potenze della stessa base, per esempio e .
Equazione con secondo membro costante
Vale per , e . Per l’equazione non ha soluzioni, perché .
Equazione con basi diverse
Vale per e per ogni base con ; si ottiene applicando ai due membri, che sono positivi. Per esempio equivale a , quindi .
Metodo di sostituzione
Vale per , . Le soluzioni in con si scartano, e da ogni si ricava . Nelle disequazioni l’insieme delle soluzioni in si interseca con prima di tornare alla variabile .
Disequazioni con la stessa base
Con base maggiore di il verso si mantiene, con base tra e si rovescia; lo stesso vale con , , . Per si scrive , quindi per esempio, se , la disequazione equivale ad .
Disequazioni con secondo membro negativo o nullo
Valgono per e , perché . Allo stesso modo è sempre soddisfatta e non ha soluzioni.
Valori notevoli e angoli associati
La circonferenza goniometrica e le sue simmetrie sono descritte nel capitolo Equazioni e disequazioni goniometriche.
Gradi e radianti
Qui è la misura in radianti e la misura in gradi dello stesso angolo. Per esempio , , , corrispondono a , , , .
Seno, coseno e tangente
è il punto della circonferenza goniometrica individuato dall’angolo , quindi e . La tangente è definita per , la cotangente per , con .
Periodicità
Valgono per ogni , la terza dove la tangente è definita. Seno e coseno hanno periodo , la tangente ha periodo ; per le funzioni e hanno periodo .
Valori notevoli di seno e coseno
| () | ||
| () | ||
| () | ||
| () | ||
| () | ||
| () | ||
| () | ||
| () | ||
| () |
Gli angoli del terzo e del quarto quadrante si riconducono a questi con gli angoli associati, per esempio .
Valori notevoli della tangente
| non definita |
Negli altri quadranti i valori si ricavano dal periodo e da , per esempio .
Identità fondamentale e relazioni tra le funzioni
La prima vale per ogni reale, le altre per . Noto , si ha , con il segno determinato dal quadrante dell’angolo.
Angoli opposti, supplementari, esplementari e che differiscono di π
Valgono per ogni reale; perciò seno e tangente sono funzioni dispari e il coseno è pari. Per la tangente, dove è definita, e .
Angoli complementari e che differiscono di π/2
Valgono per ogni reale. Dove i due membri sono definiti, e .
Formule goniometriche
Le formule di addizione e di duplicazione sono enunciate nel capitolo Equazioni e disequazioni goniometriche; le altre si ricavano da queste.
Formule di addizione e sottrazione
Le prime due valgono per ogni reali, la terza dove , e sono definite. Per esempio .
Formule di duplicazione
Le prime due valgono per ogni reale, la terza dove e sono definite. Con la forma adatta di un’equazione che contiene e , oppure e , diventa di secondo grado in una sola funzione.
Formule di triplicazione
Valgono per ogni reale e si ottengono scrivendo e applicando le formule di addizione e di duplicazione.
Formule di abbassamento di grado
Valgono per ogni reale e seguono dalle formule di duplicazione. Trasformano un’espressione di secondo grado in seno e coseno in un’espressione di primo grado in e .
Formule di bisezione
Nelle prime due il segno è quello della funzione nel quadrante in cui sta . Le due espressioni di valgono rispettivamente per e per .
Formule parametriche
Valgono per , dove è definita, e la terza richiede anche . Con questa sostituzione l’equazione diventa di secondo grado in ; gli angoli si controllano a parte nell’equazione di partenza.
Formule di prostaferesi
Valgono per ogni reali. Trasformano una somma in un prodotto, a cui si applica la legge di annullamento del prodotto.
Formule di Werner
Valgono per ogni reali e trasformano un prodotto in una somma.
Equazioni e disequazioni goniometriche
I metodi risolutivi, con un esempio per ciascun tipo di equazione, sono nel capitolo Equazioni e disequazioni goniometriche.
Equazioni elementari
In ciascuna riga è un angolo con , , rispettivamente, e . Le prime due valgono per , e per le equazioni non hanno soluzioni; la terza vale per ogni reale.
Arcoseno, arcocoseno e arcotangente
Sono gli angoli che si usano come quando non è un valore notevole; i primi due esistono per , l’arcotangente per ogni reale. Per esempio le soluzioni di sono .
Casi particolari
Valgono con . In questi casi le due famiglie di soluzioni delle equazioni elementari si riducono a una.
Uguaglianza di due seni, di due coseni, di due tangenti
Valgono con , la terza dove e sono definite. L’equazione si riconduce alla prima scrivendo .
Equazioni di secondo grado in seno o coseno
Ogni radice con dà l’equazione elementare , e le radici con si scartano; lo stesso vale con . Se compaiono e , la sostituzione porta l’equazione in una sola funzione.
Equazioni omogenee di secondo grado
Vale per , perché in questo caso i punti con non sono soluzioni e la divisione per non perde soluzioni. Per si raccoglie . Con un termine noto al secondo membro si scrive e l’equazione diventa omogenea.
Metodo dell'angolo aggiunto
Vale per e non entrambi nulli. L’equazione lineare diventa , che ha soluzioni se e solo se .
Attenzione
La divisione per un fattore che può annullarsi fa perdere soluzioni. In il raccoglimento dà , con soluzioni ; dividendo per resterebbe soltanto , cioè .
Disequazioni elementari
Le prime quattro valgono per , con e ; l’ultima vale per ogni reale, con , e . Per la disequazione non ha soluzioni, per è soddisfatta da ogni e per da ogni con ; lo stesso vale per il coseno.
Retta e piano cartesiano
Le formule della retta sono ricavate nel capitolo Geometria analitica e coniche.
Distanza tra due punti e punto medio
Valgono per e . La distanza è il teorema di Pitagora applicato al triangolo di cateti e .
Equazione della retta
La forma esplicita descrive le rette non verticali, la forma implicita, con , descrive ogni retta; il passaggio dall’una all’altra vale per . Le rette verticali hanno equazione , quelle orizzontali .
Coefficiente angolare e retta per un punto
La prima è il coefficiente angolare della retta per e e vale per . La seconda è la retta di coefficiente angolare passante per ; al variare di descrive il fascio di rette non verticali per .
Retta per due punti
Vale per e . Se la retta è , se è .
Rette parallele e perpendicolari
Valgono per rette non verticali di coefficienti angolari e ; la perpendicolare ha quindi coefficiente . In forma implicita le rette e sono parallele se e solo se e perpendicolari se e solo se .
Distanza di un punto da una retta
Vale per il punto e la retta scritta in forma implicita .
Intersezione di due rette
Le soluzioni del sistema sono le coordinate dei punti comuni alle due rette. Il sistema ha una sola soluzione se , nessuna se le rette sono parallele e distinte, infinite se coincidono.
Coniche
Le definizioni come luoghi geometrici e il procedimento di riduzione a forma canonica sono nel capitolo Geometria analitica e coniche.
Parabola con asse verticale
Vale per , con ; la retta è l’asse di simmetria, e l’ordinata del vertice si ottiene anche sostituendo nell’equazione. La concavità è rivolta verso l’alto per e verso il basso per ; la parabola incontra l’asse in e l’asse nelle soluzioni di .
Fuoco e direttrice della parabola
Valgono per la parabola con . La parabola è il luogo dei punti equidistanti dal fuoco e dalla direttrice.
Parabola con asse orizzontale
Vale per , con . Si ottiene dalla parabola con asse verticale scambiando e ; la concavità è rivolta verso destra per e verso sinistra per .
Circonferenza
La prima è la circonferenza di centro e raggio . Sviluppando i quadrati si ottiene la seconda, con , e .
Centro e raggio dalla forma generale
L’equazione rappresenta una circonferenza solo se . Se la quantità è nulla l’equazione rappresenta il solo punto , se è negativa nessun punto.
Completamento del quadrato
La prima vale per ogni reale, la seconda per . Con il completamento del quadrato in e in un’equazione di secondo grado senza il termine si porta in forma canonica.
Posizione di una retta rispetto a una circonferenza
Qui è la distanza del centro dalla retta , calcolata con la formula della distanza di un punto da una retta, e è il raggio.
Ellisse
Vale per . I vertici sono e ; se i fuochi sono , se sono con . L’eccentricità è il rapporto tra e il semiasse maggiore ed è minore di .
Iperbole
Vale per . I vertici sono , i fuochi e le rette sono gli asintoti. L’equazione rappresenta l’iperbole con vertici , fuochi e gli stessi asintoti.
Iperbole equilatera riferita agli asintoti
Vale per , e gli asintoti sono gli assi cartesiani. Per i rami stanno nel primo e nel terzo quadrante, con vertici e ; per stanno nel secondo e nel quarto.
Funzione omografica
Vale per e . Il grafico è un’iperbole equilatera con asintoto verticale e asintoto orizzontale ; per la funzione è costante dove è definita.
Riconoscere una conica
- uno solo tra e è nullo e l’altra variabile compare al primo grado: parabola;
- : circonferenza;
- e dello stesso segno e diversi: ellisse;
- e di segno opposto: iperbole.
Il completamento dei quadrati conferma il tipo e può dare un caso degenere: un punto, nessun punto o una coppia di rette.
Ellisse e iperbole traslate
Sono l’ellisse e l’iperbole canoniche traslate del vettore , perciò centro, vertici, fuochi e asintoti si ottengono da quelli canonici sommando alle ascisse e alle ordinate.
Posizione di una retta rispetto a una conica
Sostituendo l’equazione della retta in quella della conica si ottiene l’equazione risolvente; se è di secondo grado, la retta è secante per , tangente per ed esterna per . Le tangenti condotte da un punto si trovano imponendo alla retta ; la retta verticale si controlla a parte.