[spec] tidy mensuration section
[notes.git] / methods / methods-collated.tex
index b0641308c27af5346bcda07e675f0124b9def6ef..c4d21f10e356277e211572b0c50915794d520009 100644 (file)
@@ -4,19 +4,22 @@
 \usepackage{amsmath}
 \usepackage{amssymb}
 \usepackage{blindtext}
+\usepackage{dblfloatfix}
 \usepackage{enumitem}
 \usepackage{fancyhdr}
-\usepackage[a4paper,margin=2cm]{geometry}
+\usepackage[a4paper,margin=1.8cm]{geometry}
 \usepackage{graphicx}
 \usepackage{harpoon}
+\usepackage{keystroke}
 \usepackage{listings}
-\usepackage{longtable}
 \usepackage{makecell}
 \usepackage{mathtools}
+\usepackage{mathtools}
 \usepackage{multicol}
 \usepackage{multirow}
 \usepackage{newclude}
 \usepackage{pgfplots}
+\usepackage{polynom}
 \usepackage{pst-plot}
 \usepackage{standalone}
 \usepackage{subfiles}
 
 \usetikzlibrary{%
   angles,
+  arrows,
+  arrows.meta,
   calc,
   datavisualization.formats.functions,
   decorations,
   decorations.markings,
+  decorations.text,
   decorations.pathreplacing,
   decorations.text,
+  patterns,
   scopes
 }
+
 \newcommand{\midarrow}{\tikz \draw[-triangle 90] (0,0) -- +(.1,0);}
+
 \usepgflibrary{arrows.meta}
-\pgfplotsset{compat=1.6}
+\pgfplotsset{compat=1.16}
+\pgfplotsset{every axis/.append style={
+  axis x line=middle,    % centre axes
+  axis y line=middle,
+  axis line style={->},  % arrows on axes
+  xlabel={$x$},          % axes labels
+  ylabel={$y$}
+}}
+
 \psset{dimen=monkey,fillstyle=solid,opacity=.5}
 \def\object{%
     \psframe[linestyle=none,fillcolor=blue](-2,-1)(2,1)
         \psline{->}(0,-2)%
         \uput[-90]{*0}(0,-2){$\vec{w}$}}
 }
-\newcommand{\tg}{\mathop{\mathrm{tg}}}
-\newcommand{\cotg}{\mathop{\mathrm{cotg}}}
-\newcommand{\arctg}{\mathop{\mathrm{arctg}}}
-\newcommand{\arccotg}{\mathop{\mathrm{arccotg}}}
-\pgfplotsset{every axis/.append style={
-  axis x line=middle,    % centre axes
-  axis y line=middle,
-  axis line style={->},  % arrows on axes
-  xlabel={$x$},          % axes labels
-  ylabel={$y$}
-}}
 
 \pagestyle{fancy}
 \fancyhead[LO,LE]{Year 12 Methods}
 \fancyhead[CO,CE]{Andrew Lorimer}
 \fancypagestyle{plain}{\fancyhead[LO,LE]{} \fancyhead[CO,CE]{}} % rm title & author for first page
 
+\newcommand{\tg}{\mathop{\mathrm{tg}}}
+\newcommand{\cotg}{\mathop{\mathrm{cotg}}}
+\newcommand{\arctg}{\mathop{\mathrm{arctg}}}
+\newcommand{\arccotg}{\mathop{\mathrm{arccotg}}}
+
 \providecommand{\tightlist}{\setlength{\itemsep}{0pt}\setlength{\parskip}{0pt}}
+\newcommand*\leftlap[3][\,]{#1\hphantom{#2}\mathllap{#3}}
+\newcommand*\rightlap[2]{\mathrlap{#2}\hphantom{#1}}
 \linespread{1.5}
 \setlength{\parindent}{0cm}
 \setlength\fboxsep{0pt} \setlength\fboxrule{.2pt} % for the \fboxes
-\newcommand*\leftlap[3][\,]{#1\hphantom{#2}\mathllap{#3}}
-\newcommand*\rightlap[2]{\mathrlap{#2}\hphantom{#1}}
 
 \newcolumntype{L}[1]{>{\hsize=#1\hsize\raggedright\arraybackslash}X}
 \newcolumntype{R}[1]{>{\hsize=#1\hsize\raggedleft\arraybackslash}X}
 
 \definecolor{cas}{HTML}{e6f0fe}
 \definecolor{important}{HTML}{fc9871}
+\definecolor{highlight}{HTML}{ffb84d}
 \definecolor{dark-gray}{gray}{0.2}
-\definecolor{shade1}{HTML}{ffffff}
-\definecolor{shade2}{HTML}{e6f2ff}
-\definecolor{shade3}{HTML}{cce2ff}
+\definecolor{peach}{HTML}{e6beb2}
+\definecolor{lblue}{HTML}{e5e9f0}
 
-\newtcolorbox{cas}{colframe=cas!75!black, title=On CAS, left*=3mm}
-\newtcolorbox{warning}{colback=white!90!black, leftrule=3mm, colframe=important, coltext=important, fontupper=\sffamily\bfseries}
+\newtcolorbox{cas}{colframe=cas!75!black, fonttitle=\sffamily\bfseries, title=On CAS, left*=3mm}
+\newtcolorbox{warning}{colback=white!90!black, leftrule=3mm, colframe=important, coltext=darkgray, fontupper=\sffamily\bfseries}
+\newtcolorbox{theorembox}[1]{colback=green!10!white, colframe=blue!20!white, coltitle=black, fontupper=\sffamily, fonttitle=\sffamily, #1}
 
 
 \begin{document}
 \subsection*{One to one functions}
 
 \begin{itemize} \tightlist
-  \item
-    \(f(x)\) is \emph{one to one} if \(f(a) \ne f(b)\) if
-    \(a, b \in \operatorname{dom}(f)\) and \(a \ne b\)\\
-    \(\implies\) unique \(y\) for each \(x\) (\(\sin x\) is not 1:1,
-    \(x^3\) is)
-  \item
-    horizontal line test
-  \item
-    if not one to one, it is many to one
+  \item \(f(x)\) is 1:1 if \(f(a) \ne f(b) \> \forall \>\{a,b\} \in \operatorname{dom}(f)\) \\
+        \(\implies\) unique \(y\) for each \(x\)
+  \item e.g. \(\sin x\) is not 1:1, \(x^3\) is
+  \item horizontal line test
+  \item if not one to one, it is many to one
 \end{itemize}
 
 \subsection*{Odd and even functions}
@@ -175,18 +183,22 @@ For \(x^n\), parity of \(n \equiv\) parity of function
 
   \begin{enumerate} \tightlist
     \item Write as matrices: \(\begin{bmatrix}p & q \\ r & s \end{bmatrix}  \begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix}  =  \begin{bmatrix} a \\ b \end{bmatrix}\)
-      \item Find determinant of first matrix: \(\Delta = ps-qr\)
-      \item Let \(\Delta = 0\) for number of solutions \(\ne 1\)\\
-        or let \(\Delta \ne 0\) for one unique solution.
-      \item Solve determinant equation to find variable \\
+      \item Find \(\det(\text{first matrix}) = ps-qr\)
+      \item Let \(\det = 0\) for \(\{0,\infty\}\) solutions
+        or \(\det \ne 0\) for 1 solution
+      \item Solve to find variable \\ \\
         \textbf{For infinite/no solutions:}
       \item Substitute variable into both original equations
-      \item Rearrange equations so that LHS of each is the same
-      \item \(\text{RHS}(1) = \text{RHS}(2) \implies (1)=(2) \> \forall x\) (\(\infty\) solns)\\
-        \(\text{RHS}(1) \ne \text{RHS}(2) \implies (1)\ne(2) \> \forall x\) (0 solns)
+      \item Rearrange so that LHS of each is the same
+      \item \(\begin{aligned}[t]
+          \infty \text{ solns: } & \text{RHS}(1) = \text{RHS}(2) \implies (1)=(2) \> \forall x \\
+          0 \text{ solns: } & \text{RHS}(1) \ne \text{RHS}(2) \implies (1)\ne(2) \> \forall x
+      \end{aligned}\)
   \end{enumerate}
 
-  \colorbox{cas}{On CAS:} Matrix \(\rightarrow\) \texttt{det}
+  \begin{cas}
+    Action \(\rightarrow\) Matrix \(\rightarrow\) Calculation \(\rightarrow\) \texttt{det}
+  \end{cas}
 
   \subsubsection*{Solving \(\protect\begin{cases}a_1 x + b_1 y + c_1 z = d_1 \\ a_2 x + b_2 y + c_2 z = d_2 \\ a_3 x + b_3 y + c_3 z = d_3\protect\end{cases}\)}
 
@@ -204,6 +216,22 @@ For \(x^n\), parity of \(n \equiv\) parity of function
       \textbf{Open circle:} point included\\
       \textbf{Closed circle:} point not included
 
+\begin{cas}
+  Define piecewise functions: \\
+  \-\hspace{1em}Math3 \(\rightarrow\)
+  \begin{tikzpicture}%
+    \draw rectangle (0.5,0.5); 
+    \node at (0.08,0.25) {\(\{\)};
+    \filldraw [black] (0.15, 0.4) rectangle(0.25, 0.3);
+    \draw (0.35, 0.4) rectangle(0.45, 0.3);
+    \node [font=\footnotesize] at (0.3,0.3) {\verb;,;};
+    \draw (0.15, 0.2) rectangle(0.25, 0.1);
+    \node [font=\footnotesize] at (0.3,0.1) {\verb;,;};
+    \draw (0.35, 0.2) rectangle(0.45, 0.1);
+  \end{tikzpicture}
+  % TODO: finish this section
+\end{cas}
+
       \subsection*{Operations on functions}
 
       For \(f \pm g\) and \(f \times g\):
@@ -243,8 +271,10 @@ For \(x^n\), parity of \(n \equiv\) parity of function
       \begin{figure*}[ht]
         \centering
 
-        \begin{tabularx}{\textwidth}{r|Y|Y}
+        \begin{tabularx}{\textwidth}{|r|Y|Y|}
 
+          \hline
+          \rowcolor{lblue}
           & \(n\) is even & \(n\) is odd \\ \hline
 
           \centering \(x^n, n \in \mathbb{Z}^+\) & 
@@ -295,6 +325,47 @@ For \(x^n\), parity of \(n \equiv\) parity of function
 
       \section{Polynomials}
 
+      \subsection*{Factor theorem}
+
+      \begin{theorembox}{title=General form \(\beta x + \alpha\)}
+        If \(\beta x + \alpha\) is a factor of \(P(x)\), \\
+        \-\hspace{1em}then \(P(-\dfrac{\alpha}{\beta})=0\).
+      \end{theorembox}
+
+      \begin{theorembox}{title=Simple form \(x-a\)}
+        If \((x-a)\) is a factor of \(P(x)\), remainder \(R=0\). \\
+        \-\hspace{1em}\(\implies P(a)=0\)
+      \end{theorembox}
+
+      \subsection*{Remainder theorem}
+
+      \begin{theorembox}{}
+        When \(P(x)\) is divided by \(\beta x + \alpha\), the remainder is \(-\dfrac{\alpha}{\beta}\).
+      \end{theorembox}
+
+      \subsection*{Rational root theorem}
+      Let \(P(x) = a_n x^n + a_{n-1} x^{n-1} + \dots + a_1 x + a_0\) be a polynomial of degree \(n\) with \(a_i \in \mathbb{Z} \forall a\). Let \(\alpha, \beta \in \mathbb{Z}\) such that their highest common factor is 1 (i.e. relatively prime).
+
+      If \(\beta x + \alpha\) is a factor of \(P(x)\), then \(\beta\) divides \(a_n\) and \(\alpha\) divides \(a_0\) .
+
+      \subsubsection*{Discriminant}
+      \[\begin{cases}
+        b^2-4ac > 0 & \text{two solutions} \\
+        b^2-4ac = 0 & \text{one solution} \\
+        b^2-4ac < 0 & \text{no solutions}
+      \end{cases}\]
+      \begin{warning}
+        Flip inequality sign when multiplying by -1
+      \end{warning}
+
+      \subsection*{Long division}
+
+      \[ \polylongdiv{x^2+2x+4}{x-1} \]
+
+      \begin{cas}
+        Action \(\rightarrow\) Transformation \(\rightarrow\) \texttt{propFrac}
+      \end{cas}
+
       \subsection*{Linear equations}
 
       \subsubsection*{Forms}
@@ -313,8 +384,11 @@ For \(x^n\), parity of \(n \equiv\) parity of function
       Distance: \(|\vec{AB}| = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}\)
 
       \subsection*{Quadratics}
+
       \setlength{\abovedisplayskip}{1pt}
       \setlength{\belowdisplayskip}{1pt}
+
+      \textbf{Linear factorisation}
       \[ x^2 + bx + c = (x+m)(x+n) \]
       \hfill where \(mn=c, \> m+n=b\)