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<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.1 plus MathML 2.0//EN"
      "http://www.w3.org/Math/DTD/mathml2/xhtml-math11-f.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
  <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8" />
  <title>Definitions</title>
  <meta name="generator" content="amaya 9.51, see http://www.w3.org/Amaya/" />
</head>

<body>
<h1 style="text-align: center">Math221 Fall06, Professor Ram</h1>

<h2 style="text-align: center">Definitions</h2>

<p></p>

<p></p>

<p>The <em><strong>positive integers</strong></em> are 1, 2, 3, 4, 5, 6,
...</p>

<p>The <strong><em>nonnegative integers</em></strong> are 0, 1, 2, 3, 4, 5,
6, ...</p>

<p>The <em><strong>integers</strong></em> are −3, −2, −1, 0, 1, 2, 3,
...</p>

<p>The <span style="font-weight: bold; font-style: italic">rational
numbers</span> are</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mfrac>
    <mi>a</mi>
    <mi>b</mi>
  </mfrac>
</math>, where <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>a</mi>
</math> is an integer and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>b</mi>
</math> is an integer which is not equal to 0</p>

<p>The <strong><em>real numbers</em></strong> are all possible decimal
expansions.</p>

<p></p>

<p>The <em><strong>complex numbers</strong></em> are <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>a</mi>
  <mo>+</mo>
  <mi>b</mi>
  <mi>i</mi>
</math> where <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>a</mi>
</math> and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>b</mi>
</math> are real numbers and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>i</mi>
</math> is a number such that<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>i</mi>
    <mn>2</mn>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <mo>−</mo>
  <mn>1</mn>
</math>.</p>
<hr />

<p>If <math>
  <mi>n</mi>
</math> is a positive integer then <math>
  <mi>n</mi>
</math>-<strong><em>factorial</em></strong> is</p>

<p>If <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>n</mi>
</math> is a positive integer then</p>

<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>a</mi>
    <mi>n</mi>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <munder>
    <mrow>
      <mi>a</mi>
      <mo>.</mo>
      <mi>a</mi>
      <mo>.</mo>
      <mo>.</mo>
      <mo>.</mo>
      <mo>.</mo>
      <mi>a</mi>
    </mrow>
    <mi>nfactors</mi>
  </munder>
</math></p>

<p>This satisfies <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>a</mi>
    <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>y</mi>
    </mrow>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <msup>
    <mi>a</mi>
    <mi>x</mi>
  </msup>
  <msup>
    <mi>a</mi>
    <mi>y</mi>
  </msup>
</math> and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>a</mi>
    <mn>1</mn>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <mi>a</mi>
</math>. These two relations are enough to derive that</p>

<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>a</mi>
    <mi>x</mi>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <msup>
    <mi>e</mi>
    <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mi>ln</mi>
      <mi>a</mi>
    </mrow>
  </msup>
</math>, where <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>e</mi>
    <mrow>
      <mi>ln</mi>
      <mi>a</mi>
    </mrow>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <mi>a</mi>
</math>.</p>
<hr />

<p>A <em><strong>function</strong></em> <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>f</mi>
</math> is a creature that eats a number, chews on it, and spits out a new
number.</p>

<p>What a function spits out depends only on what goes in.</p>

<p>The <em><strong>inverse</strong></em> of a function, <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>f</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
</math>, is <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>f</mi>
</math> backwards.</p>

<p>The inverse of a function is not always a function because there may be
some uncertainty about what the inverse function will spit out.</p>

<p></p>

<p>The <em><strong>exponential function</strong></em> is</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <msup>
    <mi>e</mi>
    <mi>x</mi>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <mn>1</mn>
  <mo>+</mo>
  <mi>x</mi>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>3</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>3</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>4</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>5</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>5</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mo>·</mo>
  <mo>·</mo>
  <mo>·</mo>
</math></p>

<p>The <em><strong>sine function</strong></em> is</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>sin</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mi>x</mi>
  <mo>−</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>3</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>3</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>5</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>5</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>−</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>7</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>7</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>9</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>9</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>−</mo>
  <mo>·</mo>
  <mo>·</mo>
  <mo>·</mo>
</math></p>

<p>The <em><strong>cosine function</strong></em> is</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>cos</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mn>1</mn>
  <mo>−</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>4</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>−</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>6</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>6</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>8</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>8</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>−</mo>
</math></p>

<p>The <em><strong>hyperbolic sine function</strong></em> is</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>sinh</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">=</mo>
  <mi style="margin-left: auto; margin-right: auto">x</mi>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">+</mo>
  <mfrac style="margin-left: auto; margin-right: auto">
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>3</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>3</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">+</mo>
  <mfrac style="margin-left: auto; margin-right: auto">
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>5</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>5</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">+</mo>
  <mfrac style="margin-left: auto; margin-right: auto">
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>7</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>7</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">+</mo>
  <mfrac style="margin-left: auto; margin-right: auto">
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>9</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>9</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">−</mo>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">·</mo>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">·</mo>
  <mo style="margin-left: auto; margin-right: auto">·</mo>
</math></p>

<p>The <em><strong>hyperbolic cosine function</strong></em> is</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>cosh</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mn>1</mn>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>4</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>6</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>6</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
  <mfrac>
    <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>8</mn>
    </msup>
    <mrow>
      <mn>8</mn>
      <mo>!</mo>
    </mrow>
  </mfrac>
  <mo>+</mo>
</math></p>

<p>The <em><strong>tangent, cotangent, secant and cosecant
functions</strong></em> are</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>tan</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mrow>
      <mi>sin</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
    <mrow>
      <mi>cos</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>cot</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
      <mi>tan</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>sec</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
      <mi>cos</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>csc</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
      <mi>sin</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>.</p>

<p>The <em><strong>hyperbolic tangent, cotangent, secant and cosecant
functions</strong></em> are</p>

<p style="text-align: center"><math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>tanh</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mrow>
      <mi>sinh</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
    <mrow>
      <mi>cosh</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>coth</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
      <mi>tanh</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>sech</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
      <mi>cosh</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <mi>csch</mi>
  <mi>x</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
      <mi>sinh</mi>
      <mi>x</mi>
    </mrow>
  </mfrac>
</math>.</p>

<p>Then</p>

<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msqrt>
    <mi>x</mi>
  </msqrt>
</math>,<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>ln</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>sin</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>cos</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>tan</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>cot</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>sec</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>,<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>csc</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>sinh</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>cosh</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>tanh</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>coth</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>sech</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>csch</mi>
    <mrow>
      <mo>−</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mi>x</mi>
</math></p>

<p>are the <em><strong>inverse functions</strong></em> to <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>x</mi>
    <mn>2</mn>
  </msup>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msup>
    <mi>e</mi>
    <mi>x</mi>
  </msup>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>sin</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>cos</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>tan</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>cot</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>sec</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>csc</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>sinh</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>cosh</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>tanh</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>coth</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>sech</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>csch</mi>
  <mi>x</mi>
</math>, respectively.</p>

<p>A <strong><em>derivative</em></strong> is a creature who eats a function,
chews on it, and spits out a new function</p>

<table border="0" style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <caption></caption>
  <tbody>
    <tr>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mi>f</mi>
        </math></td>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mo>→</mo>
        </math></td>
      <td>
        <table border="1">
          <tbody>
            <tr>
              <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
                  <mfrac>
                    <mi>df</mi>
                    <mi>dx</mi>
                  </mfrac>
                </math></td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </td>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mo>→</mo>
        </math></td>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mfrac>
            <mi>df</mi>
            <mi>dx</mi>
          </mfrac>
        </math></td>
    </tr>
  </tbody>
</table>

<p>A <em><strong>integral</strong></em> is the derivative backwards</p>

<table border="0" style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <tbody>
    <tr>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mi>f</mi>
        </math></td>
      <td>←</td>
      <td>
        <table border="1">
          <tbody>
            <tr>
              <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
                  <mo>∫</mo>
                  <mi>dx</mi>
                </math></td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </td>
      <td>←</td>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mfrac>
            <mi>df</mi>
            <mi>dx</mi>
          </mfrac>
        </math></td>
    </tr>
  </tbody>
</table>

<p>or</p>

<table border="0" style="margin-left: auto; margin-right: auto">
  <caption></caption>
  <tbody>
    <tr>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mfrac>
            <mi>df</mi>
            <mi>dx</mi>
          </mfrac>
        </math></td>
      <td>→</td>
      <td>
        <table border="1">
          <tbody>
            <tr>
              <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
                  <mo>∫</mo>
                  <mi>dx</mi>
                </math></td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </td>
      <td>→</td>
      <td><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
          <mi>f</mi>
        </math></td>
    </tr>
  </tbody>
</table>

<p></p>
</body>
</html>
