com ∣f(n+1)∣≤M no segmento. A série representa f só onde Rn,a→0. Erro.
Padrão
Resultado ou condição
∑n=m∞crn
crm/(1−r) se ∣r∣<1
∑1/np
Converge se e só se p>1
Razão ∣an+1/an∣→L ou raiz n∣an∣→L
L<1: absoluta; L>1: diverge; L=1: não decide. A razão exige an=0 eventualmente
Alternada (−1)nbn
Leibniz: bn≥0, decrescente e bn→0; erro ≤bN+1
an→0 é necessário, mas insuficiente. Comparação direta ou por limite exige termos não negativos. Uma série de potências converge dentro do raio; estuda cada extremo à parte.
Estratégia: termo geral primeiro; depois razão constante, cancelamento, comparação com p, fatorial ou potência n; com sinais alternados, testa convergência absoluta antes de Leibniz. Critérios.
na última fórmula com f contínua. Muda os limites numa substituição definida ou volta à variável original antes de avaliar. Técnicas.
Fração racional: divide se necessário e inclui todas as potências dos fatores repetidos. Seno/cosseno com potência ímpar: guarda um fator para substituir; ambos pares: lineariza. t=tan(x/2) racionaliza funções racionais de seno e cosseno. Escolha.
Simetria: ∫0af(x)dx=∫0af(a−x)dx para f contínua e a>0. Uma identidade ∫cxf=G exige f=G′ e G(c)=0.
Geometria
Fórmula e condição de aplicação
Área entre curvas
∫∥f−g∥; divide onde a ordem das curvas muda
Secções de área A(x)
V=∫A(x)dx
Arandelas
V=π∫(R2−r2)dx, R≥r≥0, com raios medidos desde o eixo
Cascas sem sobreposição
V=2π∫ρHdx; ρ é a distância ao eixo
Faixa que contém o eixo
Disco cheio: r=0, R é a maior distância às extremidades; divide onde muda
Polar, percurso único
A=21∫r2dθ; confirma a curva exterior em cada intervalo
Separa singularidades interiores e as duas caudas. Todos os limites têm de ser finitos, sem cancelamento simétrico. Convergência.
cosh2x−sinh2x=1; (sinh)′=cosh, (cosh)′=sinh; ∫dx/1+x2=arsinhx+C. O sinal menos dá arco-seno. Hiperbólicas.
Equações diferenciais
Forma
Método e condição
y′=f(x)g(y)
Separa; testa zeros de g antes de dividir
y′=F(y/x)
v=y/x, y′=v+xv′; x=0
y′+Py=Q
μ=e∫P; (μy)′=μQ
y′+Py=Qyn
v=y1−n; n=0,1; verifica soluções excluídas
Para ay′′+by′+cy=f, com a,b,c constantes e a=0, resolve ar2+br+c=0 e soma uma particular.
Raízes reais / complexas
Solução homogénea
Reais distintas r1,r2
C1er1x+C2er2x
Real dupla r
(C1+C2x)erx
α±iβ, β>0
eαx(C1cosβx+C2sinβx)
Em ressonância, multiplica o candidato por xm, com m igual à multiplicidade. Se conheces uma solução y1, a redução y=y1u baixa a ordem. Variação dos parâmetros exige a forma normalizada com g=f/a. Segunda ordem.
L{eatf}=F(s−a); L{u(t−a)f(t−a)}=e−asF(s); L{f∗g}=FG. Convolução não é produto ponto a ponto. Para inverter, decompõe em frações, completa quadrados e ajusta fatoriais ou frequências. Tabela e inversão.
A série usa a0/2, não a0. Par anula senos; ímpar anula cossenos e constante. Com regularidade por partes, soma [f(x−)+f(x+)]/2, usando limites periódicos nos extremos. Meio intervalo exige escolher extensão. Fourier.
Análise Matemática I
Cheat sheet
Confirma o domínio antes da técnica. C é uma constante; u,v são funções deriváveis quando aparecem em regras de cálculo.
com ∣f(n+1)∣≤M no segmento. A série representa f só onde Rn,a→0. Erro.
Padrão
Resultado ou condição
∑n=m∞crn
crm/(1−r) se ∣r∣<1
∑1/np
Converge se e só se p>1
Razão ∣an+1/an∣→L ou raiz n∣an∣→L
L<1: absoluta; L>1: diverge; L=1: não decide. A razão exige an=0 eventualmente
Alternada (−1)nbn
Leibniz: bn≥0, decrescente e bn→0; erro ≤bN+1
an→0 é necessário, mas insuficiente. Comparação direta ou por limite exige termos não negativos. Uma série de potências converge dentro do raio; estuda cada extremo à parte.
Estratégia: termo geral primeiro; depois razão constante, cancelamento, comparação com p, fatorial ou potência n; com sinais alternados, testa convergência absoluta antes de Leibniz. Critérios.
na última fórmula com f contínua. Muda os limites numa substituição definida ou volta à variável original antes de avaliar. Técnicas.
Fração racional: divide se necessário e inclui todas as potências dos fatores repetidos. Seno/cosseno com potência ímpar: guarda um fator para substituir; ambos pares: lineariza. t=tan(x/2) racionaliza funções racionais de seno e cosseno. Escolha.
Simetria: ∫0af(x)dx=∫0af(a−x)dx para f contínua e a>0. Uma identidade ∫cxf=G exige f=G′ e G(c)=0.
Geometria
Fórmula e condição de aplicação
Área entre curvas
∫∥f−g∥; divide onde a ordem das curvas muda
Secções de área A(x)
V=∫A(x)dx
Arandelas
V=π∫(R2−r2)dx, R≥r≥0, com raios medidos desde o eixo
Cascas sem sobreposição
V=2π∫ρHdx; ρ é a distância ao eixo
Faixa que contém o eixo
Disco cheio: r=0, R é a maior distância às extremidades; divide onde muda
Polar, percurso único
A=21∫r2dθ; confirma a curva exterior em cada intervalo
Separa singularidades interiores e as duas caudas. Todos os limites têm de ser finitos, sem cancelamento simétrico. Convergência.
cosh2x−sinh2x=1; (sinh)′=cosh, (cosh)′=sinh; ∫dx/1+x2=arsinhx+C. O sinal menos dá arco-seno. Hiperbólicas.
Equações diferenciais
Forma
Método e condição
y′=f(x)g(y)
Separa; testa zeros de g antes de dividir
y′=F(y/x)
v=y/x, y′=v+xv′; x=0
y′+Py=Q
μ=e∫P; (μy)′=μQ
y′+Py=Qyn
v=y1−n; n=0,1; verifica soluções excluídas
Para ay′′+by′+cy=f, com a,b,c constantes e a=0, resolve ar2+br+c=0 e soma uma particular.
Raízes reais / complexas
Solução homogénea
Reais distintas r1,r2
C1er1x+C2er2x
Real dupla r
(C1+C2x)erx
α±iβ, β>0
eαx(C1cosβx+C2sinβx)
Em ressonância, multiplica o candidato por xm, com m igual à multiplicidade. Se conheces uma solução y1, a redução y=y1u baixa a ordem. Variação dos parâmetros exige a forma normalizada com g=f/a. Segunda ordem.
L{eatf}=F(s−a); L{u(t−a)f(t−a)}=e−asF(s); L{f∗g}=FG. Convolução não é produto ponto a ponto. Para inverter, decompõe em frações, completa quadrados e ajusta fatoriais ou frequências. Tabela e inversão.
A série usa a0/2, não a0. Par anula senos; ímpar anula cossenos e constante. Com regularidade por partes, soma [f(x−)+f(x+)]/2, usando limites periódicos nos extremos. Meio intervalo exige escolher extensão. Fourier.