Formule Subiectul 1 Matematică - Progresii, Logaritmi și Altele

Progresii aritmetice și geometrice

Progresiile reprezintă șiruri de numere ce urmează anumite reguli specifice. În cazul progresiilor aritmetice, fiecare termen se obține adăugând o valoare constantă (rația r) la termenul anterior. În progresiile geometrice, fiecare termen rezultă din înmulțirea termenului anterior cu un factor constant (rația q).

Cele mai importante formule pentru progresii aritmetice sunt:

• Formula de recurență: aₙ₊₁ = aₙ + r
• Termenul general: aₙ = a₁ + $n-1$r
• Suma primilor n termeni: Sₙ = $a₁ + aₙ$ · n/2

Pentru progresiile geometrice, rețineți:

• Formula de recurență: bₙ₊₁ = bₙ · q
• Termenul general: bₙ = b₁ · qⁿ⁻¹
• Suma primilor n termeni: Sₙ = b₁$qⁿ-1$/$q-1$ dacă q ≠ 1 sau Sₙ = n·b₁ dacă q = 1

⚠️ Atenție! Verificați dacă trei numere A, B, C sunt în progresie aritmetică folosind relația 2B = A + C, iar pentru progresie geometrică folosind B² = A · C.

Logaritmi și funcții logaritmice

Logaritmii sunt esențiali pentru rezolvarea ecuațiilor exponențiale. Dacă aˣ = N, atunci x = logₐN, unde trebuie să avem a > 0, a ≠ 1 și N > 0 pentru ca logaritmul să existe.

Cele mai folosite tipuri de logaritmi sunt:

• Logaritmul zecimal: lg x = log₁₀x
• Logaritmul natural: ln x = logₑx, unde e ≈ 2,71

Proprietățile fundamentale ale logaritmilor pe care trebuie să le memorați:

• logₐ1 = 0 și logₐa = 1
• logₐxⁿ = n · logₐx
• logₐ(x·y) = logₐx + logₐy
• logₐ(x/y) = logₐx - logₐy
• logₐb = (logₑb)/(logₑa) (formula de schimbare a bazei)

Monotonia funcțiilor este esențială când lucrați cu inegalități. Pentru funcția logaritmică:

• Dacă a ∈ (0,1), funcția f$x$ = logₐx este strict descrescătoare
• Dacă a > 1, funcția f$x$ = logₐx este strict crescătoare

💡 Sfat util: Când rezolvați inegalități cu logaritmi, țineți cont de monotonia funcției logaritmice în funcție de baza acesteia!

Puteri și radicali

Puterile sunt operații matematice fundamentale care ne ajută să exprimăm înmulțiri repetate. Formula de bază este aⁿ = a·a·a...·a (de n ori), unde a reprezintă baza, iar n exponentul.

Proprietățile puterilor care vă vor ajuta la simplificări sunt:

• a⁰ = 1 și 1ⁿ = 1
• aⁿ·aᵐ = aⁿ⁺ᵐ
• aⁿ/aᵐ = aⁿ⁻ᵐ
• (aⁿ)ᵐ = aⁿ·ᵐ
• a⁻ⁿ = 1/aⁿ

Radicalii sunt operații inverse puterilor. Când lucrați cu radicali de ordin par (ex: √a), trebuie să vă asigurați că expresia de sub radical este pozitivă sau zero. Pentru radicalii de ordin impar (ex: ∛a) nu există restricții de semn.

Proprietățile radicalilor vă ajută la simplificarea expresiilor:

• √a·√b = √(a·b)
• √a/√b = √(a/b)
• (√a)² = a și (∛a)³ = a
• √x = x^$1/2$ și ∛x = x^$1/3$

🔍 Important: La radicali de ordin par, verificați întotdeauna condițiile de existență! Expresia de sub radical trebuie să fie nenegativă.

Numere complexe în formă algebrică

Numerele complexe extind sistemul numerelor reale și permit rezolvarea ecuațiilor care nu au soluții în R. Un număr complex are forma z = a + bi, unde a este partea reală, b partea imaginară, iar i unitatea imaginară cu proprietatea i² = -1.

Operațiile de bază cu numere complexe sunt:

• Egalitatea: a₁ + b₁i = a₂ + b₂i ⟺ a₁ = a₂ și b₁ = b₂
• Conjugatul: z̄ = a - bi
• Modulul: |z| = √$a² + b²$

Împărțirea numerelor complexe se face prin amplificarea cu conjugatul numitorului: z₁/z₂ = ($a+bi$·$c-di$)/($c+di$·$c-di$) = (ac+bd)/$c²+d²$ + i·(bc-ad)/$c²+d²$

Puterile lui i urmează un model ciclic: i¹ = i, i² = -1, i³ = -i, i⁴ = 1, apoi se repetă.

Pentru rezolvarea ecuațiilor de gradul doi ax² + bx + c = 0 cu Δ < 0, soluțiile sunt: x₁,₂ = $-b ± i√(-Δ)$/2a

📝 Recomandare: Când lucrați cu numere complexe, verificați-vă calculele folosind relația |z|² = z·z̄, care trebuie să fie adevărată pentru orice număr complex z.

Formule de calcul prescurtat și funcții speciale

Formulele de calcul prescurtat vă ajută să simplificați expresii complexe. Cele mai importante sunt:

• a² - b² = a-b$$a+b
• $a+b$² = a² + 2ab + b²
• $a-b$² = a² - 2ab + b²
• a³ - b³ = a-b$$a² + ab + b²
• a³ + b³ = a+b$$a² - ab + b²

Partea întreagă și partea fracționară a unui număr real sunt concepte care apar frecvent în probleme de analiză:

• Partea întreagă [x] = cel mai mare număr întreg mai mic sau egal cu x
• Partea fracționară {x} = x - [x], mereu între 0 și 1

Proprietățile importante ale acestor funcții sunt:

• x - 1 < [x] ≤ x
• $x+n$ = [x] + n, pentru orice n întreg
• {x+n} = {x}, pentru orice n întreg

Modulul unui număr real |x| reprezintă distanța de la x la origine pe axa numerelor:

• |x| = x dacă x ≥ 0
• |x| = -x dacă x < 0

🎯 Sfat de examen: La rezolvarea inegalităților cu modul, folosiți mereu: |x| < A ⟺ -A < x < A și |x| > A ⟺ x < -A sau x > A.