📚 FORMULARIO MATEMATICA - LICEO SCIENTIFICO

Tutti i 5 anni in un unico documento

INSIEMI NUMERICI

Insiemi fondamentali

$\mathbb{N}$ = numeri naturali $\{0,1,2,3,...\}$


$\mathbb{Z}$ = numeri interi $\{...,-2,-1,0,1,2,...\}$


$\mathbb{Q}$ = numeri razionali $\frac{p}{q}$, $q \neq 0$


$\mathbb{R}$ = numeri reali (razionali + irrazionali)


$\mathbb{C}$ = numeri complessi $a+bi$

Relazioni tra insiemi

$\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{Q} \subset \mathbb{R} \subset \mathbb{C}$

Intervalli

$(a,b) = \{x \in \mathbb{R} : a < x < b\}$ (aperto)


$[a,b] = \{x \in \mathbb{R} : a \leq x \leq b\}$ (chiuso)


$[a,b) = \{x \in \mathbb{R} : a \leq x < b\}$ (semiaperto)


$(a,+\infty) = \{x \in \mathbb{R} : x > a\}$


$(-\infty,b] = \{x \in \mathbb{R} : x \leq b\}$

POTENZE E RADICALI

ProprietĂ  delle potenze

$a^m \cdot a^n = a^{m+n}$


$\frac{a^m}{a^n} = a^{m-n}$


$(a^m)^n = a^{m \cdot n}$


$(a \cdot b)^n = a^n \cdot b^n$


$\left(\frac{a}{b}\right)^n = \frac{a^n}{b^n}$


$a^0 = 1$ (se $a \neq 0$)


$a^{-n} = \frac{1}{a^n}$

Radicali

$\sqrt[n]{a^m} = a^{\frac{m}{n}}$


$\sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a \cdot b}$


$\frac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}} = \sqrt[n]{\frac{a}{b}}$


$\sqrt[n]{\sqrt[m]{a}} = \sqrt[n \cdot m]{a}$


$\left(\sqrt[n]{a}\right)^m = \sqrt[n]{a^m}$

Razionalizzazione

$\frac{1}{\sqrt{a}} = \frac{\sqrt{a}}{a}$


$\frac{1}{\sqrt{a} + \sqrt{b}} = \frac{\sqrt{a} - \sqrt{b}}{a-b}$


$\frac{1}{\sqrt{a} - \sqrt{b}} = \frac{\sqrt{a} + \sqrt{b}}{a-b}$

PRODOTTI NOTEVOLI

Quadrati

$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$


$(a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2$


$(a+b+c)^2 = a^2+b^2+c^2+2ab+2ac+2bc$

Somma per differenza

$(a+b)(a-b) = a^2 - b^2$

Cubi

$(a+b)^3 = a^3 + 3a^2b + 3ab^2 + b^3$


$(a-b)^3 = a^3 - 3a^2b + 3ab^2 - b^3$


$a^3 + b^3 = (a+b)(a^2 - ab + b^2)$


$a^3 - b^3 = (a-b)(a^2 + ab + b^2)$

Binomio di Newton

$(a+b)^n = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} a^{n-k}b^k$


$\binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!}$ (coefficiente binomiale)

EQUAZIONI DI SECONDO GRADO

Forma generale

$ax^2 + bx + c = 0$ (con $a \neq 0$)

Formula risolutiva

$x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$


$\Delta = b^2 - 4ac$ (discriminante)

Formula ridotta

Se $b=2b'$: $x_{1,2} = \frac{-b' \pm \sqrt{b'^2-ac}}{a}$

Discriminante e soluzioni

$\Delta > 0$: due soluzioni reali distinte


$\Delta = 0$: una soluzione doppia $x=-\frac{b}{2a}$


$\Delta < 0$: nessuna soluzione reale (2 complesse)

Relazioni tra radici e coefficienti

$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$


$x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a}$

Parabola

$y = ax^2 + bx + c$


Vertice: $V\left(-\frac{b}{2a}, -\frac{\Delta}{4a}\right)$


Asse: $x = -\frac{b}{2a}$


$a>0$: concavitĂ  verso l'alto


$a<0$: concavitĂ  verso il basso

RETTA

Equazione esplicita

$y = mx + q$


$m$ = coefficiente angolare (pendenza)


$q$ = ordinata all'origine

Equazione implicita

$ax + by + c = 0$


$m = -\frac{a}{b}$ (se $b \neq 0$)

Coefficiente angolare

$m = \tan\alpha$ (α = angolo con asse x)


$m = \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}$ (dati 2 punti)

Distanza tra due punti

$d(P_1,P_2) = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}$

Punto medio

$M\left(\frac{x_1+x_2}{2}, \frac{y_1+y_2}{2}\right)$

Parallelismo

$r \parallel s \Leftrightarrow m_r = m_s$

PerpendicolaritĂ 

$r \perp s \Leftrightarrow m_r \cdot m_s = -1$

Distanza punto-retta

$d(P,r) = \frac{|ax_0+by_0+c|}{\sqrt{a^2+b^2}}$

CIRCONFERENZA

Equazione canonica

$(x-\alpha)^2 + (y-\beta)^2 = r^2$


Centro: $C(\alpha, \beta)$


Raggio: $r$

Equazione generale

$x^2 + y^2 + ax + by + c = 0$


Centro: $C\left(-\frac{a}{2}, -\frac{b}{2}\right)$


Raggio: $r = \sqrt{\frac{a^2}{4} + \frac{b^2}{4} - c}$

PARABOLA

Asse verticale

$y = ax^2 + bx + c$ (se $a \neq 0$)


Vertice: $V\left(-\frac{b}{2a}, -\frac{\Delta}{4a}\right)$


Fuoco: $F\left(-\frac{b}{2a}, \frac{1-\Delta}{4a}\right)$


Direttrice: $y = -\frac{1+\Delta}{4a}$


Asse: $x = -\frac{b}{2a}$

Forma canonica

$y = ax^2$


Vertice: $V(0,0)$


Fuoco: $F\left(0, \frac{1}{4a}\right)$

ELLISSE

Equazione canonica

$\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1$ (con $a > b > 0$)


$a$ = semiasse maggiore


$b$ = semiasse minore

Fuochi

$F_1(-c, 0)$, $F_2(c, 0)$ se $a>b$


$c = \sqrt{a^2 - b^2}$ (semidistanza focale)

EccentricitĂ 

$e = \frac{c}{a}$ con $0 < e < 1$

Area ellisse

$A = \pi ab$

IPERBOLE

Equazione canonica

$\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1$

Fuochi

$F_1(-c, 0)$, $F_2(c, 0)$


$c = \sqrt{a^2 + b^2}$ (sempre $c > a$)

Asintoti

$y = \pm \frac{b}{a} x$

EccentricitĂ 

$e = \frac{c}{a}$ con $e > 1$

Iperbole equilatera

$a = b$: $x^2 - y^2 = a^2$


Asintoti: $y = \pm x$ (perpendicolari)

Iperbole riferita agli asintoti

$xy = k$


$k > 0$: rami nel I e III quadrante


$k < 0$: rami nel II e IV quadrante

FUNZIONI GONIOMETRICHE

Conversione gradi-radianti

$180° = \pi$ rad


$\alpha_{\text{rad}} = \alpha_{\text{gradi}} \cdot \frac{\pi}{180}$


$\alpha_{\text{gradi}} = \alpha_{\text{rad}} \cdot \frac{180}{\pi}$

Relazione fondamentale

$\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1$

Tangente e cotangente

$\tan\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}$


$\cot\alpha = \frac{\cos\alpha}{\sin\alpha}$


$\tan\alpha \cdot \cot\alpha = 1$

Con tangente

$1 + \tan^2\alpha = \frac{1}{\cos^2\alpha}$


$1 + \cot^2\alpha = \frac{1}{\sin^2\alpha}$

Valori notevoli

$\sin 30° = \frac{1}{2}$; $\cos 30° = \frac{\sqrt{3}}{2}$


$\sin 45° = \frac{\sqrt{2}}{2}$; $\cos 45° = \frac{\sqrt{2}}{2}$


$\sin 60° = \frac{\sqrt{3}}{2}$; $\cos 60° = \frac{1}{2}$

FORMULE GONIOMETRICHE

Addizione e sottrazione

$\sin(\alpha \pm \beta) = \sin\alpha\cos\beta \pm \cos\alpha\sin\beta$


$\cos(\alpha \pm \beta) = \cos\alpha\cos\beta \mp \sin\alpha\sin\beta$


$\tan(\alpha \pm \beta) = \frac{\tan\alpha \pm \tan\beta}{1 \mp \tan\alpha\tan\beta}$

Duplicazione

$\sin(2\alpha) = 2\sin\alpha\cos\alpha$


$\cos(2\alpha) = \cos^2\alpha - \sin^2\alpha$


$\cos(2\alpha) = 2\cos^2\alpha - 1$


$\cos(2\alpha) = 1 - 2\sin^2\alpha$


$\tan(2\alpha) = \frac{2\tan\alpha}{1-\tan^2\alpha}$

Bisezione

$\sin\left(\frac{\alpha}{2}\right) = \pm \sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{2}}$


$\cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) = \pm \sqrt{\frac{1+\cos\alpha}{2}}$


$\tan\left(\frac{\alpha}{2}\right) = \frac{\sin\alpha}{1+\cos\alpha} = \frac{1-\cos\alpha}{\sin\alpha}$

TRIGONOMETRIA

Teorema dei seni

$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = 2R$


R = raggio circonferenza circoscritta

Teorema del coseno (Carnot)

$a^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cos A$


$b^2 = a^2 + c^2 - 2ac \cos B$


$c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cos C$

Area triangolo

$A = \frac{1}{2}ab \sin C = \frac{1}{2}bc \sin A = \frac{1}{2}ac \sin B$


Formula di Erone: $A = \sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$


$p = \frac{a+b+c}{2}$ (semiperimetro)

ESPONENZIALI E LOGARITMI

Numero di Nepero

$e = \lim_{n \to \infty}\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n = 2.71828...$

Definizione logaritmo

$\log_a b = x \Leftrightarrow a^x = b$


Condizioni: $a > 0$, $a \neq 1$, $b > 0$

ProprietĂ  logaritmi

$\log_a (x \cdot y) = \log_a x + \log_a y$


$\log_a \left(\frac{x}{y}\right) = \log_a x - \log_a y$


$\log_a x^p = p \log_a x$


$\log_a \sqrt[n]{x} = \frac{1}{n} \log_a x$

Cambio di base

$\log_a b = \frac{\log_c b}{\log_c a}$


$\log_a b = \frac{1}{\log_b a}$

Logaritmi particolari

$\log_a 1 = 0$


$\log_a a = 1$


$\log_a a^x = x$


$a^{\log_a x} = x$

LIMITI

Limiti notevoli

$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$


$\lim_{x \to 0} \frac{1-\cos x}{x^2} = \frac{1}{2}$


$\lim_{x \to 0} \frac{\tan x}{x} = 1$


$\lim_{x \to 0} \frac{e^x-1}{x} = 1$


$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1+x)}{x} = 1$


$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x = e$


$\lim_{x \to 0} (1 + x)^{\frac{1}{x}} = e$

Forme indeterminate

$\frac{0}{0}$, $\frac{\infty}{\infty}$, $0 \cdot \infty$, $\infty - \infty$, $1^{\infty}$, $0^0$, $\infty^0$

DERIVATE

Definizione

$f'(x_0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h}$

Derivate fondamentali

$D[k] = 0$ (costante)


$D[x^n] = nx^{n-1}$


$D[\sqrt{x}] = \frac{1}{2\sqrt{x}}$


$D\left[\frac{1}{x}\right] = -\frac{1}{x^2}$


$D[e^x] = e^x$


$D[a^x] = a^x \ln a$


$D[\ln x] = \frac{1}{x}$


$D[\log_a x] = \frac{1}{x \ln a}$

Derivate goniometriche

$D[\sin x] = \cos x$


$D[\cos x] = -\sin x$


$D[\tan x] = \frac{1}{\cos^2 x} = 1 + \tan^2 x$


$D[\cot x] = -\frac{1}{\sin^2 x}$


$D[\arcsin x] = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$


$D[\arccos x] = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$


$D[\arctan x] = \frac{1}{1+x^2}$

Regole di derivazione

$D[k f(x)] = k f'(x)$


$D[f(x) + g(x)] = f'(x) + g'(x)$


$D[f(x) \cdot g(x)] = f'(x)g(x) + f(x)g'(x)$


$D\left[\frac{f(x)}{g(x)}\right] = \frac{f'(x)g(x) - f(x)g'(x)}{[g(x)]^2}$

Derivata composta

$D[f(g(x))] = f'(g(x)) \cdot g'(x)$

INTEGRALI

Integrali immediati

$\int k \, dx = kx + c$


$\int x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + c$ (se $n \neq -1$)


$\int \frac{1}{x} \, dx = \ln|x| + c$


$\int e^x \, dx = e^x + c$


$\int a^x \, dx = \frac{a^x}{\ln a} + c$


$\int \sin x \, dx = -\cos x + c$


$\int \cos x \, dx = \sin x + c$


$\int \frac{1}{\cos^2 x} \, dx = \tan x + c$


$\int \frac{1}{1+x^2} \, dx = \arctan x + c$


$\int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} \, dx = \arcsin x + c$

Teorema fondamentale del calcolo

$\int_a^b f(x) \, dx = F(b) - F(a) = [F(x)]_a^b$


dove $F'(x) = f(x)$

Integrazione per parti

$\int f'(x)g(x) \, dx = f(x)g(x) - \int f(x)g'(x) \, dx$

CALCOLO COMBINATORIO

Fattoriale

$n! = 1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot ... \cdot n$


$0! = 1$ per convenzione

Disposizioni semplici

$D_{n,k} = \frac{n!}{(n-k)!}$

Permutazioni

$P_n = n!$

Combinazioni

$C_{n,k} = \binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!}$

PROBABILITĂ€

Definizione classica

$P(E) = \frac{\text{casi favorevoli}}{\text{casi possibili}}$

Evento complementare

$P(\overline{E}) = 1 - P(E)$

ProbabilitĂ  unione

$P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$

Eventi indipendenti

$P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$

ProbabilitĂ  condizionata

$P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}$

GEOMETRIA SOLIDA

Cubo

$A_{\text{tot}} = 6l^2$


$V = l^3$


Diagonale: $d = l\sqrt{3}$

Parallelepipedo

$A_{\text{tot}} = 2(ab + ac + bc)$


$V = a \cdot b \cdot c$


Diagonale: $d = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2}$

Cilindro

$A_{\text{laterale}} = 2\pi r h$


$A_{\text{totale}} = 2\pi r(r + h)$


$V = \pi r^2 h$

Cono

$A_{\text{laterale}} = \pi r a$ (a=apotema)


$A_{\text{totale}} = \pi r(r + a)$


$V = \frac{\pi r^2 h}{3}$


$a = \sqrt{r^2 + h^2}$

Sfera

$A = 4\pi r^2$


$V = \frac{4}{3}\pi r^3$

Piramide

$A_{\text{laterale}} = \frac{p \cdot a}{2}$


$V = \frac{A_b \cdot h}{3}$

NUMERI COMPLESSI

UnitĂ  immaginaria

$i = \sqrt{-1}$


$i^2 = -1$


$i^3 = -i$


$i^4 = 1$

Forma algebrica

$z = a + bi$


$a = \text{Re}(z)$ (parte reale)


$b = \text{Im}(z)$ (parte immaginaria)

Modulo

$|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$

Coniugato

$\overline{z} = a - bi$


$z \cdot \overline{z} = a^2 + b^2 = |z|^2$

Forma trigonometrica

$z = \rho(\cos\theta + i\sin\theta)$


$\rho = |z| = \sqrt{a^2+b^2}$


$\theta = \arg(z)$ (argomento)

Formula di De Moivre

$z^n = \rho^n(\cos(n\theta) + i\sin(n\theta))$

FORMULE UTILI VARIE

Somme notevoli

$\sum_{k=1}^n k = \frac{n(n+1)}{2}$


$\sum_{k=1}^n k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$


$\sum_{k=1}^n k^3 = \left[\frac{n(n+1)}{2}\right]^2$

Progressione aritmetica

$a_n = a_1 + (n-1)d$


$S_n = \frac{n(a_1+a_n)}{2}$

Progressione geometrica

$a_n = a_1 \cdot q^{n-1}$


$S_n = a_1\frac{q^n-1}{q-1}$ (se $q \neq 1$)


$S_{\infty} = \frac{a_1}{1-q}$ (se $|q| < 1$)

Costanti matematiche

$\pi = 3.14159265...$


$e = 2.71828182...$


$\phi = \frac{1+\sqrt{5}}{2} = 1.618...$ (sezione aurea)


$\sqrt{2} = 1.41421356...$


$\sqrt{3} = 1.73205080...$



✅ Fine del Formulario - Buono studio! 📚