Kidolgozott feladatok
Főiskolai és egyetemi matematika
Lineáris algebra és
Vektoralgebra
1. Vektorok
- A vektorokról általában: vektor fogalma, vektortípusok, sor- és oszlopvektorok, vektorok
- Lineáris kombináció és lineáris függetlenség
- Vektorok két-, három- és n dimenziós lineáris terekben, vektorok megadási módjai
- Műveletek vektorokkal: összeg, különbség, skaláris szorzás, vektorok hossza,
2. Mátrixok
- Mátrixok típusai és tulajdonságai
- Műveletek mátrixokkal
- Determináns fogalma és tulajdonságai
- Determinánsok kiszámításának módjai
- Mátrixok rangja, nyoma
- Adjungált mátrix, mátrixok transzponáltja
- Elemi bázistranszformáció
- Inverz mátrix, meghatározásának módjai,
(adjungált módszerrel és elemi bázistranszformációval), invertálhatóság feltételei - Sajátérték, sajátvektor, sajátaltér meghatározása
- Mátrixok diagonizálása és diagonizálhatósága
- Mátrixok spektrálfelbontása és hatványozása
3. Lineáris egyenletrendszerek
- Egyenletrendszerek alapmátrixa és kibővített mátrixa
- Megoldhatóság vizsgálata: a megoldáshalmaz, az alapmátrix dimenziója és lineáris függetlensége közötti összefüggés, általános és partikuláris megoldások
- Megoldási módszerek: Cramer-szabály, Gauss-Jordan-módszer, elemi bázistranszformáció, LU-felbontás
4. Vektoralgebra
(háromdimenziós lineáris terekben)
- Vektorműveletek háromdimenziós lineáris terekben: összeg, különbség, skaláris szorzás, vektoriális szorzás és vegyes szorzás
- Vektorműveletek alkalmazása térgeometriai feladatokon keresztül:
- Vektorok forgatása 90°-kal és tetszőleges szögekkel
- Az egyenes kanonikus- és paraméteres egyenletrendszere
- A sík normálvektoros egyenletének általános és kanonikus alakja, illetve paraméteres egyenletrendszere
- Alakzatok kölcsönös helyzete a térben: két pont távolsága, pont és sík távolsága, pont és egyenes távolsága, két sík metszésvonala, két egyenes metszéspontja, egyenes és sík döféspontja
- Terület-, térfogat- és szögfeladatok: két vektor által bezárt szög, egyenes és sík hajlásszöge, háromszög szögei, területe, kerülete, nevezetes pontjai a térben (súlypont, felezőpont, nevezetes vonalak egyenletei, stb...), paralelogramma területe, kerülete, átlói, tetraéder és paralelepipedon térfogata
Egyváltozós valós függvények analízise
1. Sorozatok
- Sorozatok fogalma
- Sorozatok típusai
- Sorozatok tulajdonságai és jellemzői: monotonitás, korlátosság
- Sorozatok határértéke, nevezetes határértékek
- Sorozatok konvergenciája
2. Differenciálszámítás
- Függvények határértéke és folytonossága
- Bevezetés a differenciálszámításba: a differencia- és a differenciálhányados fogalma, differenciálhatóság
- Deriválási szabályok és azok alkalmazása a differenciálhányados függvény (deriváltak) meghatározásához
- Függvények határértékei határozatlan alakú határértékek esetében (L'Hopital-szabály)
- Érintő egyenes egyenlete és lineáris approximáció
- Érintési paraméterek, görbület és a simulókör egyenlete adott függvény egy adott pontjában
- Függvényelemzés differenciálszámítás alkalmazásával: szélsőérték, monotonitás, inflexiós pont és konvexitás
- Teljes függvényvizsgálat az analízis módszereivel
- Szöveges szélsőérték feladatok megoldása
- Nemlineáris közelítések: MacLaurin- és Taylor polinomok
- A differenciálszámítás fizikai alkalmazásai
3. Integrálszámítás
- A primitív függvény fogalma
- Az integrálszámítás tulajdonságai és szabályai
- Határozott integrálok (Newton-Leibniz formula) és geometriai jelentése
- Improprius integrálok
- Az integrálszámítás matematikai alkalmazásai: két függvény görbéi által közrezárt véges síkrész területe, forgástestek felszíne és térfogata, ívhossz, stb...
- Az integrálszámítás fizikai alkalmazásai: homogén síklemez súlypontja, másodrendű (inercia) nyomaték, stb...
4. Közönséges differenciálegyenletek
- Differenciálegyenletek fogalma és osztályozása
- Elsőrendű lineáris homogén D.E. (szeparábilis)
- Elsőrendű lineáris inhomogén D.E.
- Szeparábilisra visszavezethető, homogén fokszámú D.E.
- Másodrendű lineáris konstans együtthatós homogén D.E
- A differenciálegyenletek fizikai alkalmazásai
- Általános és partikuláris megoldások,
kezdeti érték problémák
Többváltozós valós analízis
1. Differenciálszámítás
(R²→R, R³→R skalármezők)
- Többváltozós függvények határértéke
- Szintvonalak és paramétervonalak egyenletei
- Bevezetés a többváltozós függvények differenciálszámításába: a parciális deriváltak fogalma
- Gradiens vektor és az iránymenti derivált
- Érintősík egyenlete és lineáris approximáció
- Függvények szélsőérték vizsgálata: Hesse-féle mátrix és definitsége, lokális minimum/maximum, nyeregpontok
- Szöveges szélsőérték feladatok megoldása
2. Integrálszámítás
(R²→R, R³→R skalármezők)
- A többváltozós integrálszámítás tulajdonságai és szabályai
- Határozott integrálok normál- és téglalap tartományon (Newton-Leibniz formula) és geometriai jelentése háromdimenziós térben
3. Vektoranalízis
(Rᵐ →Rⁿ , vektormezők)
- Jakobi-mátrix
- Vektormezők divergenciája (forrásosság vizsgálat)
- Vektormezők rotációja (örvényesség vizsgálat)