Download Mathematics Quick Review Cheat Sheet and more Cheat Sheet Mathematics in PDF only on Docsity! Mathematics Cheat Sheet Definitions Series ๐(๐) = ๐(๐(๐)) iff โ positive ๐, ๐0 such that 0 โค๐(๐) โค ๐๐(๐) โ๐ โฅ ๐0. ๐(๐) = ฮฉ(๐(๐)) iff โ positive ๐, ๐0 such that ๐(๐) โฅ๐๐(๐) โฅ 0 โ๐ โฅ ๐0. ๐(๐) = ฮ(๐(๐)) iff ๐(๐) = ๐(๐(๐)) and ๐(๐) =ฮฉ(๐(๐)). ๐(๐) = ๐(๐(๐)) iff lim๐โโ ๐(๐)/๐(๐) = 0. lim๐โโ ๐๐ = ๐ iff โ๐ > 0, โ๐0 such that |๐๐ โ ๐| < ๐, โ๐ โฅ ๐0. sup ๐ least ๐ โ โ such that ๐ โฅ ๐ , โ๐ โ๐. inf ๐ greatest ๐ โ โ such that ๐ โค ๐ ,โ๐ โ ๐. lim inf๐โโ ๐๐ lim๐โโ inf{๐๐ โฃ ๐ โฅ ๐, ๐ โ โ}. lim sup ๐โโ ๐๐ lim๐โโ sup{๐๐ โฃ ๐ โฅ ๐, ๐ โ โ}. (๐๐ ) Combinations: Size ๐ subsets of a size ๐ set. ๐ โ ๐=1 ๐ = ๐(๐ + 1)2 , ๐ โ ๐=1 ๐2 = ๐(๐ + 1)(2๐ + 1)6 , ๐ โ ๐=1 ๐3 = ๐ 2(๐ + 1)2 4 . In general: ๐ โ ๐=1 ๐๐ = 1๐ + 1 [(๐ + 1) ๐+1 โ 1 โ ๐ โ ๐=1 ((๐ + 1)๐+1 โ ๐๐+1 โ (๐ + 1)๐๐)] ๐โ1 โ ๐=1 ๐๐ = 1๐ + 1 ๐ โ ๐=0 (๐ + 1๐ ) ๐ต๐๐ ๐+1โ๐. Geometric series: ๐ โ ๐=0 ๐๐ = ๐ ๐+1 โ 1 ๐ โ 1 , ๐ โ 1, โ โ ๐=0 ๐๐ = 11 โ ๐ , โ โ ๐=1 ๐๐ = ๐1 โ ๐ , |๐| < 1, ๐ โ ๐=0 ๐๐๐ = ๐๐ ๐+2 โ (๐ + 1)๐๐+1 + ๐ (๐ โ 1)2 , ๐ โ 1, โ โ ๐=0 ๐๐๐ = ๐(1 โ ๐)2 , |๐| < 1. Harmonic series: ๐ป๐ = ๐ โ ๐=1 1 ๐ , ๐ โ ๐=1 ๐๐ป๐ = ๐(๐ + 1) 2 ๐ป๐ โ ๐(๐ โ 1) 4 . ๐ โ ๐=1 ๐ป๐ = (๐ + 1)๐ป๐ โ ๐, ๐ โ ๐=1 ( ๐๐) ๐ป๐ = ( ๐ + 1 ๐ + 1) (๐ป๐+1 โ 1 ๐ + 1) . [๐๐ ] Stirling numbers (๏st kind): Ar- rangements of an ๐ element set into ๐ cycles. [๐๐ ] Stirling numbers (๏บnd kind): Par- titions of an ๐ element set into ๐ non-empty sets. โจ๐๐ โฉ ๏st order Eulerian numbers: Permutations ๐1๐2 โฆ ๐๐ on {1, 2, โฆ , ๐} with ๐ ascents. โช๐๐ โซ ๏บ nd order Eulerian numbers. ๐ถ๐ Catalan Numbers: Binary treeswith ๐ + 1 vertices. 1. (๐๐ ) = ๐! (๐ โ ๐)!๐! , 2. ๐ โ ๐=0 (๐๐ ) = 2 ๐, 3. (๐๐ ) = ( ๐ ๐ โ ๐), 4. (๐๐ ) = ๐ ๐ ( ๐ โ 1 ๐ โ 1 ), 5. ( ๐ ๐ ) = ( ๐ โ 1 ๐ ) + ( ๐ โ 1 ๐ โ 1 ), 6. ( ๐๐) ( ๐ ๐ ) = ( ๐ ๐ ) ( ๐ โ ๐ ๐ โ ๐), 7. ๐ โ ๐=0 (๐ + ๐๐ ) = ( ๐ + ๐ + 1 ๐ ), 8. ๐ โ ๐=0 ( ๐๐) = ( ๐ + 1 ๐ + 1), 9. ๐ โ ๐=0 ( ๐๐) ( ๐ ๐ โ ๐) = ( ๐ + ๐ ๐ ), 10. (๐๐ ) = (โ1) ๐ (๐ โ ๐ โ 1๐ ), 11. [ ๐ 1 ] = [ ๐ ๐] = 1, 12. [ ๐2] = 2 ๐โ1 โ 1, 13. [๐๐ ] = ๐ [ ๐ โ 1 ๐ ] + [ ๐ โ 1 ๐ โ 1 ], 14. [๐1 ] = (๐ โ 1)!, 15. [ ๐ 2] = (๐ โ 1)!๐ป๐โ1, 16. [ ๐ ๐] = 1, 17. [ ๐ ๐ ] โฅ [ ๐ ๐ ], 18. [ ๐ ๐ ] = (๐ โ 1) [ ๐ โ 1 ๐ ] + [ ๐ โ 1 ๐ โ 1 ], 19. [ ๐๐ โ 1] = [ ๐ ๐ โ 1] = ( ๐ 2), 20. ๐ โ ๐=0 [๐๐ ] = ๐!, 21. ๐ถ๐ = 1 ๐ + 1 ( 2๐ ๐ ), 22. โจ ๐ 0โฉ = โจ ๐ ๐ โ 1โฉ = 1, 23. โจ๐๐ โฉ = โจ ๐ ๐ โ 1 โ ๐โฉ, 24. โจ ๐ ๐ โฉ = (๐ + 1) โจ ๐ โ 1 ๐ โฉ + (๐ โ ๐) โจ ๐ โ 1 ๐ โ 1 โฉ, 25. โจ 0 ๐ โฉ = { 1 if k=๏น, 0 otherwise , 26. โจ๐1 โฉ = 2 ๐ โ ๐ โ 1, 27. โจ ๐2โฉ = 3 ๐ โ (๐ + 1)2๐ + (๐ + 12 ), 28. ๐ฅ ๐ = ๐ โ ๐=0 โจ๐๐ โฉ ( ๐ฅ + ๐ ๐ ), 29. โจ ๐๐โฉ = ๐ โ ๐=0 (๐ + 1๐ ) (๐ + 1 โ ๐) ๐(โ1)๐ , 30. ๐! [ ๐๐] = ๐ โ ๐=0 โจ๐๐ โฉ ( ๐ ๐ โ ๐), 31. โจ ๐ ๐โฉ = ๐ โ ๐=0 [๐๐ ] ( ๐ โ ๐ ๐ ) (โ1) ๐โ๐โ๐๐!, 32. โช ๐0โซ = 1, 33. โช ๐ ๐โซ = 0 for ๐ โ 0, 34. โช ๐ ๐ โซ = (๐ + 1) โช ๐ โ 1 ๐ โซ + (2๐ โ 1 โ ๐) โช ๐ โ 1 ๐ โ 1 โซ, 35. ๐ โ ๐=0 โช๐๐ โซ = (2๐)๐ 2๐ , 36. [ ๐ฅ๐ฅ โ ๐] = ๐ โ ๐=0 โช๐๐ โซ ( ๐ฅ + ๐ โ 1 โ ๐ 2๐ ), 37. [ ๐ + 1 ๐ + 1] = โ๐ (๐๐ ) [ ๐ ๐] = ๐ โ ๐=0 [ ๐๐] (๐ + 1) ๐โ๐ , ๏ Mathematics Cheat Sheet Identities Cont. Trees 38. [ ๐ + 1๐ + 1] = โ๐ [๐๐ ] ( ๐ ๐) = ๐ โ ๐=0 [ ๐๐] ๐ ๐โ๐ = ๐! ๐ โ ๐=0 1 ๐! [ ๐ ๐], 39. [ ๐ฅ ๐ฅ โ ๐] = ๐ โ ๐=0 โช๐๐ โซ ( ๐ฅ + ๐ 2๐ ), 40. [ ๐๐] = โ๐ (๐๐ ) [ ๐ + 1 ๐ + 1] (โ1) ๐โ๐ , 41. [ ๐๐] = โ๐ [๐ + 1๐ + 1 ] ( ๐ ๐) (โ1) ๐โ๐ , 42. [๐ + ๐ + 1๐ ] = ๐ โ ๐=0 ๐ [๐ + ๐๐ ], 43. [ ๐ + ๐ + 1 ๐ ] = ๐ โ ๐=0 ๐(๐ + ๐) [๐ + ๐๐ ], 44. ( ๐๐) = โ๐ [๐ + 1๐ + 1 ] [ ๐ ๐] (โ1) ๐โ๐ , 45. (๐ โ ๐)! ( ๐๐) = โ๐ [๐ + 1๐ + 1 ] [ ๐ ๐] (โ1) ๐โ๐ , for ๐ โฅ ๐, 46. [ ๐๐ โ ๐] = โ๐ (๐ โ ๐๐ + ๐ ) ( ๐ + ๐ ๐ + ๐ ) [ ๐ + ๐ ๐ ], 47. [ ๐ ๐ โ ๐] = โ๐ (๐ โ ๐๐ + ๐ ) ( ๐ + ๐ ๐ + ๐ ) [ ๐ + ๐ ๐ ], 48. [ ๐โ + ๐] ( โ + ๐ โ ) = โ๐ [๐โ ] [ ๐ โ ๐ ๐ ] ( ๐ ๐ ), 49. [ ๐ โ + ๐] ( โ + ๐ โ ) = โ๐ [๐โ ] [ ๐ โ ๐ ๐ ] ( ๐ ๐ ) . Every tree with ๐ vertices has ๐ โ 1 edges. Kraft inequality: If the depths of the leaves of a binary tree are ๐1, โฆ , ๐๐: ๐ โ ๐=1 2โ๐๐ โค 1, and equality holds only if every internal node has ๏บ sons. Recurrences Master method: ๐(๐) = ๐๐(๐/๐)+๐(๐), ๐ โฅ 1, ๐ > 1 If โ๐ > 0 such that ๐(๐) = ๐(๐log๐ ๐โ๐) then ๐(๐) = ฮ(๐log๐ ๐). If ๐(๐) = ฮ(๐log๐ ๐) then ๐(๐) = ฮ(๐log๐ ๐ log2 ๐). If โ๐ > 0 such that ๐(๐) = ฮฉ(๐log๐ ๐+๐), and โ๐ < 1 such that ๐๐(๐/๐) โค ๐๐(๐) for large ๐, then ๐(๐) = ฮ(๐(๐)). Substitution (example): Consider the fol- lowing recurrence ๐๐+1 = 22 ๐ โ
๐2๐ , ๐1 = 2. Note that ๐๐ is always a power of two. Let ๐ก๐ = log2 ๐๐. Then we have ๐ก๐+1 = 2๐ + 2๐ก๐, ๐ก1 = 1. Let ๐ข๐ = ๐ก๐/2๐. Dividing both sides of the previous equation by 2๐+1 we get ๐ก๐+1 2๐+1 = 2๐ 2๐+1 + ๐ก๐ 2๐ . Substituting we find ๐ข๐+1 = 1 2 + ๐ข๐, ๐ข1 = 1 2 , which is simply ๐ข๐ = ๐/2. So we find that ๐๐ has the closed form ๐๐ = 2๐2 ๐โ1 . Summing factors (example): Consider the following recurrence ๐(๐) = 3๐(๐/2) + ๐, ๐(1) = 1. Rewrite so that all terms involving ๐ are on the left side ๐(๐) โ 3๐(๐/2) = ๐. Now expand the recurrence, and choose a factor which makes the left side โtelescopeโ 1(๐(๐) โ 3๐(๐/2) = ๐) 3(๐(๐/2) โ 3๐(๐/4) = ๐/2) โฎ โฎ โฎ 3log2 ๐โ1(๐(2) โ 3๐(1) = 2) Let ๐ = log2 ๐. Summing the left side we get ๐(๐)โ3๐๐(1) = ๐(๐)โ3๐ = ๐(๐)โ๐๐ where ๐ = log2 3 โ 1.58496. Summing the right side we get ๐โ1 โ ๐=0 ๐ 2๐ 3 ๐ = ๐ ๐โ1 โ ๐=0 (32) ๐ . Let ๐ = 32 . Then we have ๐ ๐โ1 โ ๐=0 ๐๐ = ๐ (๐ ๐ โ 1 ๐ โ 1 ) = 2๐(๐ log2 ๐ โ 1) = 2๐(๐(๐โ1) log๐ ๐ โ 1) = 2๐๐ โ 2๐, and so ๐(๐) = 3๐๐ โ 2๐. Full history recurrences can often be changed to limited history ones (ex- ample): Consider ๐๐ = 1 + ๐โ1 โ ๐=0 ๐๐ , ๐0 = 1. Note that ๐๐+1 = 1 + ๐ โ ๐=0 ๐๐. Subtracting we find ๐๐+1 โ ๐๐ = 1 + ๐ โ ๐=0 ๐๐ โ 1 โ ๐โ1 โ ๐=0 ๐๐ = ๐๐. And so ๐๐+1 = 2๐๐ = 2๐+1. Generating functions: ๏. Multiply both sides of the equation by ๐ฅ๐. ๏บ. Sum both sides over all ๐ for which the equation is valid. ๏ป. Choose a generating function ๐บ(๐ฅ). Usu- ally ๐บ(๐ฅ) = โโ๐=0 ๐ฅ๐๐๐. ๏ผ. Rewrite the equation in terms of the gen- erating function ๐บ(๐ฅ). ๏ฝ. Solve for ๐บ(๐ฅ). ๏พ. The coefficient of ๐ฅ๐ in ๐บ(๐ฅ) is ๐๐. Example: ๐๐+1 = 2๐๐ + 1, ๐0 = 0. Multiply and sum: โ ๐โฅ0 ๐๐+1๐ฅ๐ = โ ๐โฅ0 2๐๐๐ฅ๐ + โ ๐โฅ0 ๐ฅ๐. We choose ๐บ(๐ฅ) = โ๐โฅ0 ๐ฅ๐๐๐. Rewrite in terms of ๐บ(๐ฅ): ๐บ(๐ฅ) โ ๐0 ๐ฅ = 2๐บ(๐ฅ) + โ๐โฅ0 ๐ฅ๐. Simplify: ๐บ(๐ฅ) ๐ฅ = 2๐บ(๐ฅ) + 1 1 โ ๐ฅ . Solve for ๐บ(๐ฅ): ๐บ(๐ฅ) = ๐ฅ(1 โ ๐ฅ)(1 โ 2๐ฅ) . Expand this using partial fractions: ๐บ(๐ฅ) = ๐ฅ ( 21 โ 2๐ฅ โ 1 1 โ ๐ฅ) = ๐ฅ (2 โ ๐โฅ0 2๐๐ฅ๐ โ โ ๐โฅ0 ๐ฅ๐) = โ ๐โฅ0 (2๐+1 โ 1)๐ฅ๐+1. So ๐๐ = 2๐ โ 1. ๏บ Mathematics Cheat Sheet Number Theory Graph Theory The Chinese remainder theorem: There exists a num- ber ๐ถ such that: ๐ถ โก ๐1 mod ๐1 โฎ โฎ โฎ ๐ถ โก ๐๐ mod ๐๐ if ๐๐ and ๐๐ are relatively prime for ๐ โ ๐. Eulerโs function: ๐(๐ฅ) is the number of positive inte- gers less than ๐ฅ relatively prime to ๐ฅ. If โ๐๐=1 ๐ ๐๐๐ is the prime factorization of ๐ฅ then ๐(๐ฅ) = ๐ โ ๐=1 ๐๐๐โ1๐ (๐๐ โ 1). Eulerโs theorem: If ๐ and ๐ are relatively prime then 1 โก ๐๐(๐) mod ๐. Fermatโs theorem: 1 โก ๐๐โ1 mod ๐. The Euclidean algorithm: if ๐ > ๐ are integers then gcd(๐, ๐) = gcd(๐ mod ๐, ๐). If โ๐๐=1 ๐ ๐๐๐ is the prime factorization of ๐ฅ then ๐(๐ฅ) = โ ๐|๐ฅ ๐ = ๐ โ ๐=1 ๐๐๐+1๐ โ 1 ๐๐ โ 1 . Perfect Numbers: ๐ฅ is an even perfect number iff ๐ฅ = 2๐โ1(2๐ โ 1) and 2๐ โ 1 is prime. Wilsonโs theorem: ๐ is a prime iff (๐ โ 1)! โก โ1 mod ๐. Mรถbius inversion: ๐(๐) = โง{ โจ {โฉ 1 if ๐ = 1. 0 if ๐ is not square-free. (โ1)๐ if ๐ is the product of ๐๐ distinct primes. If ๐บ(๐) = โ ๐|๐ ๐น(๐), then ๐น(๐) = โ ๐|๐ ๐(๐)๐บ( ๐๐ ). Prime numbers: ๐๐ = ๐ ln ๐ + ๐ ln ln ๐ โ ๐ + ๐ ln ln ๐ ln ๐ + ๐( ๐ln ๐), ๐(๐) = ๐ln ๐ + ๐ (ln ๐)2 + 2!๐ (ln ๐)3 + ๐( ๐(ln ๐)4 ). Definitions: Loop An edge connecting a vertex to itself. Directed Each edge has a direction. Simple Graph with no loops or multi-edges. Walk A sequence ๐ฃ0๐1๐ฃ1 โฆ ๐โ๐ฃโ. Trail A walk with distinct edges. Path A trail with distinct vertices. Connected A graph where there exists a path be- tween any two vertices. Component A maximal connected subgraph. Tree A connected acyclic graph. Free tree A tree with no root. DAG Directed acyclic graph. Eulerian Graph with a trail visiting each edge ex- actly once. Hamiltonian Graph with a cycle visiting each vertex exactly once. Cut A set of edges whose removal increases the number of components. Cut-set A minimal cut. Cut edge A size ๏ cut. k-Connected A graph connected with the removal of any ๐ โ 1 vertices. k-Tough โ๐ โ ๐, ๐ โ โ
we have ๐ โ
๐(๐บ โ ๐) โค |๐|. k-Regular A graph where all vertices have degree ๐. k-Factor A ๐-regular spanning subgraph. Matching A set of edges, no two of which are adjacent. Clique A set of vertices, all of which are adjacent. Ind. set A set of vertices, none of which are adja- cent. Vertex cover A set of vertices which cover all edges. Planar graph A graph which can be embeded in the plane. Plane graph An embedding of a planar graph. โ ๐ฃโ๐ deg(๐ฃ) = 2๐. If ๐บ is planar then ๐ โ ๐ + ๐ = 2, so ๐ โค 2๐ โ 4, ๐ โค 3๐ โ 6. Any planar graph has a vertex with degree โค 5. Notation: ๐ธ(๐บ) Edge set ๐(๐บ) Vertex set ๐(๐บ) Number of components ๐บ[๐] Induced subgraph deg(๐ฃ) Degree of ๐ฃ ฮ(๐บ) Maximum degree ๐ฟ(๐บ) Minimum degree ๐(๐บ) Chromatic number ๐๐ธ(๐บ) Edge chromatic number ๐บ๐ Complement graph ๐พ๐ Complete graph ๐พ๐1 ,๐2 Complete bipartite graphr(๐, โ) Ramsey number Geometry Projective coordinates: triples (๐ฅ, ๐ฆ, ๐ง), not all ๐ฅ, ๐ฆ and ๐ง zero. (๐ฅ, ๐ฆ, ๐ง) = (๐๐ฅ, ๐๐ฆ, ๐๐ง) โ๐ โ 0. Cartesian Projective (๐ฅ, ๐ฆ) (๐ฅ, ๐ฆ, 1) ๐ฆ = ๐๐ฅ + ๐ (๐, โ1, ๐) ๐ฅ = ๐ (1, 0, โ๐) Distance formula, ๐ฟ๐ and ๐ฟโ metric: โ(๐ฅ1 โ ๐ฅ0)2 + (๐ฆ1 โ ๐ฆ0)2, [|๐ฅ1 โ ๐ฅ0|๐ + |๐ฆ1 โ ๐ฆ0|๐] 1/๐ , lim๐โโ [|๐ฅ1 โ๐ฅ0| ๐ +|๐ฆ1 โ๐ฆ0|๐] 1/๐. Area of triangle (๐ฅ0, ๐ฆ0), (๐ฅ1, ๐ฆ1) and (๐ฅ2, ๐ฆ2): 1 2 abs โฃ ๐ฅ1 โ ๐ฅ0 ๐ฆ1 โ ๐ฆ0 ๐ฅ2 โ ๐ฅ0 ๐ฆ2 โ ๐ฆ0โฃ . Angle formed by three points: (0, 0) (๐ฅ1, ๐ฆ1) (๐ฅ2, ๐ฆ2) โ1 โ2 ๐ โโ โ cos ๐ = (๐ฅ1, ๐ฆ1) โ
(๐ฅ2, ๐ฆ2)โ1โ2 . Line through two points (๐ฅ0, ๐ฆ0) and (๐ฅ1, ๐ฆ1): โฃ ๐ฅ ๐ฆ 1 ๐ฅ0 ๐ฆ0 1 ๐ฅ1 ๐ฆ1 1 โฃ = 0. Area of circle, volume of sphere: ๐ด = ๐๐2, ๐ = 43๐๐ 3. If I have seen farther than others, it is because I have stood on the shoulders of giants. โ Issac Newton ๏ฝ Mathematics Cheat Sheet ๐ Calculus Wallisโ identity: ๐ = 2 โ
2 โ
2 โ
4 โ
4 โ
6 โ
6 โฏ1 โ
3 โ
3 โ
5 โ
5 โ
7 โฏ Brounckerโs continued fraction expansion: ๐ 4 = 1 + 12 2 + 3 2 2+ 5 2 2+ 7 2 2+โฏ Gregroryโs series: ๐ 4 = 1 โ 1 3 + 1 5 โ 1 7 + 1 9 โ โฏ Newtonโs series: ๐ 6 = 1 2 + 1 2 โ
3 โ
23 + 1 โ
3 2 โ
4 โ
5 โ
25 + โฏ Sharpโs series: ๐ 6 = 1 โ3(1 โ 1 31 โ
3 + 1 32 โ
5 โ 1 33 โ
7 + โฏ ) Eulerโs series: ๐2 6 = 1 12 + 1 22 + 1 32 + 1 42 + 1 52 + โฏ ๐2 8 = 1 12 + 1 32 + 1 52 + 1 72 + 1 92 + โฏ ๐2 12 = 1 12 โ 1 22 + 1 32 โ 1 42 + 1 52 โ โฏ Partial Fractions Let ๐(๐ฅ) and ๐ท(๐ฅ) be polynomial functions of ๐ฅ. We can break down ๐(๐ฅ)/๐ท(๐ฅ) using partial fraction expansion. First, if the degree of ๐ is greater than or equal to the degree of ๐ท, divide ๐ by ๐ท, obtaining ๐(๐ฅ) ๐ท(๐ฅ) = ๐(๐ฅ) + ๐ โฒ(๐ฅ) ๐ท(๐ฅ) , where the degree of๐ โฒ is less than that of ๐ท. Second, factor ๐ท(๐ฅ). Use the following rules: For a non- repeated factor: ๐(๐ฅ) (๐ฅ โ ๐)๐ท(๐ฅ) = ๐ด ๐ฅ โ ๐ + ๐ โฒ(๐ฅ) ๐ท(๐ฅ) , where ๐ด = [๐(๐ฅ)๐ท(๐ฅ) ]๐ฅ=๐ . For a repeated factor: ๐(๐ฅ) (๐ฅ โ ๐)๐๐ท(๐ฅ) = ๐โ1 โ ๐=0 ๐ด๐ (๐ฅ โ ๐)๐โ๐ + ๐ โฒ(๐ฅ) ๐ท(๐ฅ) , where ๐ด๐ = 1 ๐! [ ๐๐ ๐๐ฅ๐ ( ๐(๐ฅ) ๐ท(๐ฅ) )]๐ฅ=๐ . The reasonable man adapts himself to the world; the unreasonable persists in trying to adapt the world to himself. Therefore all progress depends on the un- reasonable. โ George Bernard Shaw Derivatives: 1. ๐(๐๐ข) ๐๐ฅ = ๐ ๐๐ข ๐๐ฅ , 2. ๐(๐ข + ๐ฃ) ๐๐ฅ = ๐๐ข ๐๐ฅ + ๐๐ฃ ๐๐ฅ , 3. ๐(๐ข๐ฃ) ๐๐ฅ = ๐ข ๐๐ฃ ๐๐ฅ + ๐ฃ ๐๐ข ๐๐ฅ , 4. ๐(๐ข๐) ๐๐ฅ = ๐๐ข ๐โ1 ๐๐ข ๐๐ฅ , 5. ๐(๐ข/๐ฃ) ๐๐ฅ = ๐ฃ( ๐๐ข๐๐ฅ ) โ ๐ข( ๐๐ฃ ๐๐ฅ ) ๐ฃ2 , 6. ๐(๐๐๐ข) ๐๐ฅ = ๐๐ ๐๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 7. ๐(๐๐ข) ๐๐ฅ = (ln ๐)๐ ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 8. ๐(ln ๐ข) ๐๐ฅ = 1 ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 9. ๐(sin ๐ข) ๐๐ฅ = cos ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 10. ๐(cos ๐ข) ๐๐ฅ = โ sin ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 11. ๐(tan ๐ข) ๐๐ฅ = sec 2 ๐ข๐๐ข๐๐ฅ , 12. ๐(cot ๐ข) ๐๐ฅ = csc 2 ๐ข๐๐ข๐๐ฅ , 13. ๐(sec ๐ข) ๐๐ฅ = tan ๐ข sec ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 14. ๐(csc ๐ข) ๐๐ฅ = โ cot ๐ข csc ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 15. ๐(arcsin ๐ข) ๐๐ฅ = 1 โ1 โ ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 16. ๐(arccos ๐ข) ๐๐ฅ = โ1 โ1 โ ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 17. ๐(arctan ๐ข) ๐๐ฅ = 1 1 + ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 18. ๐(arccot ๐ข) ๐๐ฅ = โ1 1 + ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 19. ๐(arcsec ๐ข) ๐๐ฅ = 1 ๐ขโ1 โ ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 20. ๐(arccsc ๐ข) ๐๐ฅ = โ1 ๐ขโ1 โ ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 21. ๐(sinh ๐ข) ๐๐ฅ = cosh ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 22. ๐(cosh ๐ข) ๐๐ฅ = sinh ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 23. ๐(tanh ๐ข) ๐๐ฅ = sech 2 ๐ข๐๐ข๐๐ฅ , 24. ๐(coth ๐ข) ๐๐ฅ = โ csch 2 ๐ข๐๐ข๐๐ฅ , 25. ๐(sech ๐ข) ๐๐ฅ = โ sech ๐ข tanh ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 26. ๐(csch ๐ข) ๐๐ฅ = โ csch ๐ข coth ๐ข ๐๐ข ๐๐ฅ , 27. ๐(arcsinh ๐ข) ๐๐ฅ = 1 โ1 + ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 28. ๐(arccosh ๐ข) ๐๐ฅ = 1 โ๐ข2 โ 1 ๐๐ข ๐๐ฅ , 29. ๐(arctanh ๐ข) ๐๐ฅ = 1 1 โ ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 30. ๐(arccoth ๐ข) ๐๐ฅ = 1 ๐ข2 โ 1 ๐๐ข ๐๐ฅ , 31. ๐(arcsech ๐ข) ๐๐ฅ = โ1 ๐ขโ1 โ ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ , 32. ๐(arccsch ๐ข) ๐๐ฅ = โ1 |๐ข|โ1 + ๐ข2 ๐๐ข ๐๐ฅ . Integrals: 1. โซ ๐๐ข ๐๐ฅ = ๐ โซ ๐ข ๐๐ฅ, 2. โซ(๐ข + ๐ฃ) ๐๐ฅ = โซ ๐ข ๐๐ฅ + โซ ๐ฃ ๐๐ฅ, 3. โซ ๐ฅ๐ ๐๐ฅ = 1๐ + 1๐ฅ ๐+1, ๐ โ โ1, 4. โซ 1๐ฅ๐๐ฅ = ln ๐ฅ, 5. โซ ๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = ๐๐ฅ, 6. โซ ๐๐ฅ1 + ๐ฅ2 = arctan ๐ฅ, 7. โซ ๐ข ๐๐ฃ ๐๐ฅ๐๐ฅ = ๐ข๐ฃ โ โซ ๐ฃ ๐๐ข ๐๐ฅ ๐๐ฅ, 8. โซ sin ๐ฅ ๐๐ฅ = โ cos ๐ฅ, 9. โซ cos ๐ฅ ๐๐ฅ = sin ๐ฅ, 10. โซ tan ๐ฅ ๐๐ฅ = โ ln | cos ๐ฅ|, 11. โซ cot ๐ฅ ๐๐ฅ = ln | cos ๐ฅ|, 12. โซ sec ๐ฅ ๐๐ฅ = ln | sec ๐ฅ + tan ๐ฅ|, 13. โซ csc ๐ฅ ๐๐ฅ = ln | csc ๐ฅ + cot ๐ฅ|, 14. โซ arcsin ๐ฅ๐๐๐ฅ = arcsin ๐ฅ ๐ + โ๐ 2 โ ๐ฅ2, ๐ > 0, ๏พ Mathematics Cheat Sheet Calculus Cont. 15. โซ arccos ๐ฅ๐๐๐ฅ = arccos ๐ฅ ๐ โ โ๐ 2 โ ๐ฅ2, ๐ > 0, 16. โซ arctan ๐ฅ๐๐๐ฅ = ๐ฅ arctan ๐ฅ ๐ โ ๐ 2 ln(๐ 2 + ๐ฅ2), ๐ > 0, 17. โซ sin2(๐๐ฅ)๐๐ฅ = 12๐(๐๐ฅ โ sin(๐๐ฅ) cos(๐๐ฅ)), 18. โซ cos 2(๐๐ฅ)๐๐ฅ = 12๐(๐๐ฅ + sin(๐๐ฅ) cos(๐๐ฅ)), 19. โซ sec 2 ๐ฅ ๐๐ฅ = tan ๐ฅ, 20. โซ csc2 ๐ฅ ๐๐ฅ = โ cot ๐ฅ, 21. โซ sin๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = โsin ๐โ1 ๐ฅ cos ๐ฅ ๐ + ๐ โ 1 ๐ โซ sin ๐โ2 ๐ฅ ๐๐ฅ, 22. โซ cos๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = cos ๐โ1 ๐ฅ sin ๐ฅ ๐ + ๐ โ 1 ๐ โซ cos ๐โ2 ๐ฅ ๐๐ฅ, 23. โซ tan๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = tan ๐โ1 ๐ฅ ๐ โ 1 โ โซ tan ๐โ2 ๐ฅ ๐๐ฅ, ๐ โ 1, 24. โซ cot๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = โcot ๐โ1 ๐ฅ ๐ โ 1 โ โซ cot ๐โ2 ๐ฅ ๐๐ฅ, ๐ โ 1, 25. โซ sec๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = tan ๐ฅ sec ๐โ1 ๐ฅ ๐ โ 1 + ๐ โ 2 ๐ โ 1 โซ sec ๐โ2 ๐ฅ ๐๐ฅ, ๐ โ 1, 26. โซ csc๐ ๐ฅ ๐๐ฅ = โcot ๐ฅ csc ๐โ1 ๐ฅ ๐ โ 1 + ๐ โ 2 ๐ โ 1 โซ csc ๐โ2 ๐ฅ ๐๐ฅ, ๐ โ 1, 27. โซ sinh ๐ฅ ๐๐ฅ = cosh ๐ฅ, 28. โซ cosh ๐ฅ ๐๐ฅ = sinh ๐ฅ, 29. โซ tanh ๐ฅ ๐๐ฅ = ln | cosh ๐ฅ|, 30. โซ coth ๐ฅ ๐๐ฅ = ln | sinh ๐ฅ|, 31. โซ sech ๐ฅ ๐๐ฅ = arctan sinh ๐ฅ, 32. โซ csch ๐ฅ ๐๐ฅ = ln โฃtanh ๐ฅ2 โฃ, 33. โซ sinh2 ๐ฅ ๐๐ฅ = 14 sinh(2๐ฅ) โ 1 2๐ฅ, 34. โซ cosh 2 ๐ฅ ๐๐ฅ = 14 sinh(2๐ฅ) + 1 2๐ฅ, 35. โซ sech 2 ๐ฅ ๐๐ฅ = tanh ๐ฅ, 36. โซ arcsinh ๐ฅ๐๐๐ฅ = ๐ฅ arcsinh ๐ฅ ๐ โ โ๐ฅ 2 + ๐2, ๐ > 0, 37. โซ arctanh ๐ฅ๐๐๐ฅ = ๐ฅ arctanh ๐ฅ ๐ + ๐ 2 ln |๐ 2 โ ๐ฅ2|, 38. โซ arccosh ๐ฅ๐๐๐ฅ = โง{โจ {โฉ ๐ฅ arccosh ๐ฅ๐ โ โ๐ฅ 2 + ๐2, if arccosh ๐ฅ๐ > 0 and ๐ > 0, ๐ฅ arccosh ๐ฅ๐ + โ๐ฅ 2 + ๐2, if arccosh ๐ฅ๐ < 0 and ๐ > 0, , 39. โซ ๐๐ฅ โ๐2 + ๐ฅ2 = ln (๐ฅ + โ๐2 + ๐ฅ2) , ๐ > 0, 40. โซ ๐๐ฅ๐2 + ๐ฅ2 = 1 ๐ arctan ๐ฅ ๐ , ๐ > 0, 41. โซ โ๐ 2 โ ๐ฅ2 ๐๐ฅ = ๐ฅ2โ๐ 2 โ ๐ฅ2 + ๐ 2 2 arcsin ๐ฅ ๐ , ๐ > 0, 42. โซ(๐2 โ ๐ฅ2)3/2๐๐ฅ = ๐ฅ8 (5๐ 2 โ 2๐ฅ2)โ๐2 โ ๐ฅ2 + 3๐ 4 8 arcsin ๐ฅ ๐ , ๐ > 0, 43. โซ ๐๐ฅ โ๐2 โ ๐ฅ2 = arcsin ๐ฅ๐ , ๐ > 0, 44. โซ ๐๐ฅ๐2 โ ๐ฅ2 = 1 2๐ ln โฃ ๐ + ๐ฅ ๐ โ ๐ฅ โฃ, 45. โซ ๐๐ฅ (๐2 โ ๐ฅ2)3/2 = ๐ฅ ๐2โ๐2 โ ๐ฅ2 , 46. โซ โ๐2 ยฑ ๐ฅ2 ๐๐ฅ = ๐ฅ2โ๐ 2 ยฑ ๐ฅ2 ยฑ ๐ 2 2 ln โฃ๐ฅ + โ๐ 2 ยฑ ๐ฅ2โฃ, 47. โซ ๐๐ฅ โ๐ฅ2 โ ๐2 = ln โฃ๐ฅ + โ๐ฅ2 โ ๐2โฃ , ๐ > 0, 48. โซ ๐๐ฅ๐๐ฅ2 + ๐๐ฅ = 1 ๐ ln โฃ ๐ฅ ๐ + ๐๐ฅ โฃ, 49. โซ ๐ฅโ๐ + ๐๐ฅ ๐๐ฅ = 2(3๐๐ฅ โ 2๐)(๐ + ๐๐ฅ)3/2 15๐2 , 50. โซ โ๐ + ๐๐ฅ๐ฅ ๐๐ฅ = 2โ๐ + ๐๐ฅ + ๐ โซ 1 ๐ฅโ๐ + ๐๐ฅ๐๐ฅ, 51. โซ ๐ฅ โ๐ + ๐๐ฅ ๐๐ฅ = 1 โ2 ln โฃ โ๐ + ๐๐ฅ โ โ๐ โ๐ + ๐๐ฅ + โ๐ โฃ , ๐ > 0, 52. โซ โ๐ 2 โ ๐ฅ2 ๐ฅ ๐๐ฅ = โ๐ 2 โ ๐ฅ2 โ ๐ ln โฃ ๐ + โ๐2 โ ๐ฅ2 ๐ฅ โฃ, 53. โซ ๐ฅโ๐ 2 โ ๐ฅ2 ๐๐ฅ = โ 13 (๐ 2 โ ๐ฅ2)3/2, 54. โซ ๐ฅ2โ๐2 โ ๐ฅ2 ๐๐ฅ = ๐ฅ8 (2๐ฅ 2 โ ๐2)โ๐2 โ ๐ฅ2 + ๐ 4 8 arcsin ๐ฅ ๐ , ๐ > 0, 55. โซ ๐๐ฅ โ๐2 โ ๐ฅ2 = โ 1๐ ln โฃ ๐ + โ๐2 โ ๐ฅ2 ๐ฅ โฃ, 56. โซ ๐ฅ ๐๐ฅ โ๐2 โ ๐ฅ2 = โโ๐2 โ ๐ฅ2, 57. โซ ๐ฅ 2 ๐๐ฅ โ๐2 โ ๐ฅ2 = โ ๐ฅ2โ๐ 2 โ ๐ฅ2 + ๐ 2 2 arcsin ๐ฅ ๐ , ๐ > 0, 58. โซ โ๐ 2 + ๐ฅ2 ๐ฅ ๐๐ฅ = โ๐ 2 + ๐ฅ2 โ ๐ ln โฃ ๐ + โ๐ 2 + ๐ฅ2 ๐ฅ โฃ, 59. โซ โ๐ฅ2 โ ๐2 ๐ฅ ๐๐ฅ = โ๐ฅ 2 โ ๐2 โ ๐ arccos ๐|๐ฅ| , ๐ > 0, 60. โซ ๐ฅโ๐ฅ2 ยฑ ๐2 ๐๐ฅ = 13 (๐ฅ 2 ยฑ ๐2)3/2, 61. โซ ๐๐ฅ ๐ฅโ๐ฅ2 + ๐2 = 1๐ ln โฃ ๐ฅ ๐ + โ๐2 + ๐ฅ2 โฃ , ๏ฟ