Формула 1

Как читать формулы сокращенного умножения

Учимся проговаривать формулы сокращенного выражения:

1. Разность квадратов двух выражений равна произведению их разности и их суммы.
2. Квадрат суммы двух выражений равен квадрату первого плюс удвоенное произведение первого на второе плюс квадрат второго.
3. Квадрат разности двух выражений равен квадрату первого минус удвоенное произведение первого на второе плюс квадрат второго.
4. Сумма кубов двух выражений равна произведению суммы первого и второго на неполный квадрат их разности.
5. Разность кубов двух выражений равна произведению разности первого и второго на неполный квадрат их суммы.
6. Куб суммы двух выражений равен кубу первого плюс утроенное произведение квадрата первого на второе плюс утроенное произведение первого на квадрат второго плюс куб второго.
7. Куб разности двух выражений равен кубу первого минус утроенное произведение квадрата первого на второе плюс утроенное произведение первого на квадрат второго минус куб второго.

Основы специальной теории относительности (СТО)

Релятивистское сокращение длины:

Релятивистское удлинение времени события:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если два тела движутся навстречу друг другу, то их скорость сближения:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если же тела движутся в одном направлении, то их относительная скорость:

Энергия покоя тела:

Любое изменение энергии тела означает изменение массы тела и наоборот:

Полная энергия тела:

Полная энергия тела Е пропорциональна релятивистской массе и зависит от скорости движущегося тела, в этом смысле важны следующие соотношения:

Релятивистское увеличение массы:

Кинетическая энергия тела, движущегося с релятивистской скоростью:

Между полной энергией тела, энергией покоя и импульсом существует зависимость:

Формула полной вероятности и формула Байеса

Если событие А может произойти только при выполнении одного из событий B₁, B₂, …, B_n, которые образуют полную группу несовместных событий — вероятность события А вычисляется по формуле полной вероятности:

Вновь рассмотрим полную группу несовместных событий B₁, B₂, …, B_n, вероятности появления которых P(B₁), P(B₂), …, P(B_n). Событие А может произойти только вместе с каким-либо из событий B₁, B₂, …, B_n, которые называются гипотезами. Тогда по формуле полной вероятности: если событие А произошло — это может изменить вероятности гипотез P(B₁), P(B₂), …, P(B_n).

По теореме умножения вероятностей:

откуда

Аналогично, для остальных гипотез:

Эта формула называется формулой Байеса. Вероятности гипотез называются апостериорными вероятностями, тогда как — априорными вероятностями.

Пример. Одного из трех стрелков вызывают на линию огня, он производит два выстрела. Вероятность попадания в мишень при одном выстреле для первого стрелка равна 0,3, для второго — 0,5; для третьего — 0,8. Мишень не поражена. Найти вероятность того, что выстрелы произведены первым стрелком.

Как рассуждаем:

1. Возможны три гипотезы:
   • А1 — на линию огня вызван первый стрелок,
   • А2 — на линию огня вызван второй стрелок,
   • А3 — на линию огня вызван третий стрелок.
2. Так как вызов на линию огня любого стрелка равно возможен, то
3. В результате опыта наблюдалось событие В — после произведенных выстрелов мишень не поражена. Условные вероятности этого события при наших гипотезах равны:
4. По формуле Байеса находим вероятность гипотезы А₁ после опыта:

Ответ: 0,628.

Доказательство формул сокращенного умножения

Напомним, что разность квадратов двух чисел a и b равна произведению их разности и их суммы: a2 — b2 = (a — b) * (a + b).

Иначе говоря, произведение суммы a и b на их разность равна разности их квадратов: (a — b) * (a + b) = a2 — b2.

Важно знать, что разность квадратов не равна квадрату разности: a2 — b2 ≠ (a — b)2. Докажем, что a2 — b2 = (a — b) * (a + b)

Докажем, что a2 — b2 = (a — b) * (a + b).

Поехали:

1. Используя искусственный метод, прибавим и отнимем одно и тоже a * b.

   + a * b — a * b = 0

   a2 — b2 = a2 — b2 + ab — ab

1. Сгруппируем иначе: a2 — b2 + a * b — a * b = a2 — a * b + a * b — b2
2. Продолжим группировать: a2 — a * b — b2 +a * b = (a2 — a * b) + (a * b — b2)
3. Вынесем общие множители за скобки:

   (a2 — a * b) + (a * b — b2) = a *(a — b) + b *(a — b)

1. Вынесем за скобки (a — b). a * (a — b) + b * (a — b) = (a — b) * (a + b)
2. Результат доказательства: a2 — b2 = (a — b) * (a + b)
3. Для того, чтобы доказать в обратную сторону: (a — b) * (a + b) = a2 — b2, нужно раскрыть скобки: (a — b) * (a + b) = a * a + a * b — b * a — b * b = a2 — b2.

Остальные ФСУ можно доказать аналогичным методом.

Магнетизм

Сила Ампера, действующая на проводник с током помещённый в однородное магнитное поле, рассчитывается по формуле:

Момент сил действующих на рамку с током:

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу движущуюся в однородном магнитном поле, рассчитывается по формуле:

Радиус траектории полета заряженной частицы в магнитном поле:

Модуль индукции B магнитного поля прямолинейного проводника с током I на расстоянии R от него выражается соотношением:

Индукция поля в центре витка с током радиусом R:

Внутри соленоида длиной l и с количеством витков N создается однородное магнитное поле с индукцией:

Магнитная проницаемость вещества выражается следующим образом:

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину заданную формулой:

ЭДС индукции рассчитывается по формуле:

При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v также возникает ЭДС индукции (проводник движется в направлении перпендикулярном самому себе):

Максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S, вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В:

Индуктивность катушки:

Где: n — концентрация витков на единицу длины катушки:

Связь индуктивности катушки, силы тока протекающего через неё и собственного магнитного потока пронизывающего её, задаётся формулой:

ЭДС самоиндукции возникающая в катушке:

Энергия катушки (вообще говоря, это энергия магнитного поля внутри катушки):

Объемная плотность энергии магнитного поля:

Геометрическое определение вероятности

Геометрическая вероятность события А определяется отношением:

Чаще всего, в одномерном случае речь идет о длинах отрезков, в двумерном — о площадях фигур, а в трехмерном — об объемах тел.

Пример. Какова вероятность встречи с другом, если вы договорились встретиться в парке в промежутке с 12.00 до 13.00 и ждете друг друга 5 минут?

Как решаем:

1. A — встреча с другом состоится, х и у — время прихода. Значит:
   0 ≤ х, у ≤ 60.
2. В прямоугольной системе координат этому условию удовлетворяют точки, которые лежат внутри квадрата ОАВС. Друзья встретятся, если между моментами их прихода пройдет не более 5 минут, то есть: 
   y−x < 5, y > x
   x−y < 5, x > y.
3. Этим неравенствам удовлетворяют точки из области G — то, что выделено красным:
4. Тогда вероятность встречи равна отношению площадей области G и квадрата:
   P(A)=S_G/S_OABC= 60 * 60 — 55 * 5560 * 60 = 23144 = 0,16

Ответ: 0,16

СУММЕСЛИ, СЧЁТЕСЛИ, СРЗНАЧЕСЛИ

Формула: =СУММЕСЛИ(диапазон; условие; диапазон_суммирования) =СЧЁТЕСЛИ(диапазон; условие)

=СРЗНАЧЕСЛИ(диапазон; условие; диапазон_усреднения)

Англоязычный вариант: =SUMIF(диапазон; условие; диапазон_суммирования), =COUNTIF(диапазон; условие), =AVERAGEIF(диапазон; условие; диапазон_усреднения)

Эти формулы выполняют соответствующие функции – СУММ, СЧЁТ, СРЗНАЧ, если выполнено заданное условие.

Формулы с несколькими условиями – СУММЕСЛИМН, СЧЁТЕСЛИМН, СРЗНАЧЕСЛИМН – выполняют соответствующие функции, если все указанные критерии соответствуют истине.

Используя функции на предыдущем примере, мы можем узнать:

Формула «СУММЕСЛИ»

СУММЕСЛИ – общий доход только для продавцов, выполнивших норму.

Формула «СРЗНАЧЕСЛИ»

СРЗНАЧЕСЛИ – средний доход продавца, если он выполнил норму.

Формула «СЧЁТЕСЛИ»

СЧЁТЕСЛИ – количество продавцов, выполнивших норму.

Теоремы Муавра-Лапласа

Пусть в каждом из n независимых испытаний событие A может произойти с вероятностью p, q = 1 — p (условия схемы Бернулли). Обозначим как и раньше, через P_n(k) вероятность ровно k появлений события А в n испытаниях.

Кроме того, пусть P_n(k₁;k₂) — вероятность того, что число появлений события А находится между k₁ и k₂.

Локальная теорема Лапласа звучит так: если n — велико, а р — отлично от 0 и 1, то

где —

функция Гаусса.

Интегральная теорема Лапласа звучит так: если n — велико, а р — отлично от 0 и 1, то

где

— функция Лапласа.

Функции Гаусса и Лапласа обладают свойствами, которые пригодятся, чтобы правильно пользоваться таблицей значений этих функций:

• при больших x верно

Теоремы Лапласа дают удовлетворительное приближение при npq ≥ 9. Причем чем ближе значения q, p к 0,5, тем точнее данные формулы. При маленьких или больших значениях вероятности (близких к 0 или 1) формула дает большую погрешность по сравнению с исходной формулой Бернулли.

Виды формул

Excel понимает несколько сотен формул, которые проводят не только расчеты, но и другие операции. При правильном введении функции программа подсчитает возраст, дату и время, предоставит результат сравнения таблиц и т.д.

Простые

Здесь не придется долго разбираться, поскольку выполняются простые математические действия.

СУММ

Определяет сумму нескольких чисел. В скобках указывается каждая ячейка по отдельности или сразу весь диапазон. =СУММ(значение1;значение2)

=СУММ(начало_диапазона:конец_диапазона)

Перемножает все числа в выделенном диапазоне. = ПРОИЗВЕД(начало_диапазона:конец_диапазона)

Помогает произвести округление дробного числа в большую (ОКРУГЛВВЕРХ) или меньшую сторону (ОКРУГЛВНИЗ).

ВПР

Это – поиск необходимых данных в таблице или диапазоне по строкам. Рассмотрим функцию на примере поиска сотрудника из списка по коду.

Искомое значение – номер, который нужно найти, написать его в отдельной ячейке.

Таблица – диапазон, в котором будет осуществляться поиск.

Номер столбца – порядковый номер столбца, где будет осуществляться поиск.

Альтернативные функции – ИНДЕКС/ПОИСКПОЗ.

СЦЕПИТЬ/СЦЕП

Объединение содержимого нескольких ячеек. =СЦЕПИТЬ(значение1;значение2) – цельный текст

=СЦЕПИТЬ(значение1;» «;значение2) – между словами пробел или знак препинания

Вычисление квадратного корня любого числа. =КОРЕНЬ(ссылка_на_ячейку)

=КОРЕНЬ(число)

Альтернатива Caps Lock для преобразования текста. =ПРОПИСН(ссылка_на_ячейку_с_текстом)

=ПРОПИСН(«текст»)

Преобразует текст в нижний регистр. =СТРОЧН(ссылка_на_ячейку_с_текстом)

= СТРОЧН(«текст»)

СЖПРОБЕЛЫ

Убирает лишние пробелы. Это будет полезно, когда данные переносятся в таблицу из другого источника. =СЖПРОБЕЛЫ(адрес_ячейки)

Сложные

При масштабных расчетах часто возникают проблемы с написанием функций или ошибки уже в результате. В этом случае придется немного изучить функции.

ПСТР

Позволяет «достать» требуемое количество знаков из текста. Обычно используется при редактировании тайтлов в семантике. =ПСТР(ссылка_на_ячейку_с_текстом;начальная_числовая_позиция;число_знаков_которое_вытащить)

ЕСЛИ

Анализирует выбранную ячейку и проверяет, отвечает ли значение заданным параметрам. Возможны два результата: если отвечает – истина, не отвечает – ложь. =ЕСЛИ(какие_данные_проверяются;если_значение_отвечает_заданному_условию;если_значение_не_отвечает_заданному_условию)

СУММЕСЛИ

Суммирование чисел при определенном условии, то есть необходимо сложить не все значения, а только те, которые отвечают указанному критерию. =СУММЕСЛИ(C2:C5;B2:B5;«90»)

Исходя из примера, программа посчитала суммы всех чисел, которые больше 10.

Немного терминологии

Перед тем, как непосредственно начать обзор функций, нужно разобраться в том, что же это такое. Под этим понятием подразумевается заложенная разработчиками формула, по которой осуществляются вычисления и на выходе получается определенный результат. 

Каждая функция имеет две основные части: имя и аргумент. Формула может состоять из одной функции или нескольких. Чтобы ее начать писать, нужно кликнуть дважды по требуемой ячейке и написать знак «равно».

Следующая составная часть функции – это имя. Собственно, им и является название формулы, которое поможет Excel понять, что хочет пользователь. Вслед за ним в скобках приводятся аргументы. Это параметры функции, учитываемые для выполнения определенных операций. Бывает несколько типов аргументов: числовые, текстовые, логические. Также вместо них нередко используются ссылки на ячейки или определенный диапазон. Каждый аргумент отделяется от другого с помощью точки с запятой.

Синтаксис – одно из главных понятий, характеризующих функцию. Под этим термином подразумевается шаблон для вставки определенных значений с целью обеспечить работоспособность функции.

А теперь давайте все это проверим на практике.

Дополнительные формулы сокращенного умножения

К таблице основных ФСУ следует добавить еще несколько важных тождеств, которые пригодятся для решения задач.

Бином Ньютона

Формула для разложения на отдельные слагаемые целой неотрицательной степени суммы двух переменных. Записывается вот так:

Пример вычисления биномиальных коэффициентов, которые стоят в строке под номером n в треугольнике Паскаля:

ФСУ для квадрата и куба суммы и разности — являются частными случаями формулы бинома Ньютона при n = 2 и n = 3.

Формула возведения в квадрат суммы трех, четырех и более слагаемых

Пригодится, если слагаемых в сумме, которую нужно возвести в степень, больше, чем два. 

(a₁+a₂+…+a_n)2 = a₁2 + a₂2 + … + a_n-12 + a_n2 + 2 * a₁ * a₂ + 2 * a₁ * a₃ + 2 * a₁ * a₄ + … +

+ 2 * a₁ * a_n-1 + 2 * a₁ * a_n + 2 * a₂ * a₃ + 2 * a₂ * a₄ + … + 2 * a₂ * a_n-1 + 2 * a₂ * a_n +…+

+ 2 * a_n-1 * a_n

Читается так: квадрат суммы n слагаемых равен сумме квадратов всех этих слагаемых и удвоенных произведений всех возможных пар этих слагаемых.

Формула разности n-ых степеней двух слагаемых

an − bn = (a − b) * (an-1 + an-2 * b + an-3 * b2 + … + a * bn-2 + bn-1).

Для четных показателей можно записать так:

a2*m − b2*m = (a2 − b2) *(a2*m−2 + a2*m−4 * b2 + a2*m−6 * b4 + … + b2*m−2).

Для нечетных показателей:

a2*m+1 − b2*·m+1 = (a − b) * (a2*m + a2*m−1 * b + a2*m−2 * b2 + … + b2*m).

Частными случаями являются формулы разности квадратов и кубов при n = 2 и n = 3. Для разности кубов b можно также заменить на −b.

Сложение и умножение вероятностей

Немного теории:

• Событие А называется частным случаем события В, если при наступлении А наступает и В. То, что А является частным случаем В можно записать так: A ⊂ B.
• События А и В называются равными, если каждое из них является частным случаем другого. Равенство событий А и В записывается так: А = В.
• Суммой событий А и В называется событие А + В, которое наступает тогда, когда наступает хотя бы одно из событий: А или В.

Теорема о сложении вероятностей звучит так: вероятность появления одного из двух несовместных событий равна сумме вероятностей этих событий:

Эта теорема справедлива для любого числа несовместных событий:

Если случайные события A₁, A₂,…, A_n образуют полную группу несовместных событий, то справедливо равенство: 

P(A1) + P(A2) + … + P(An) = 1. Такие события (гипотезы) используют при решении задач на полную вероятность.

Произведением событий А и В называется событие АВ, которое наступает тогда, когда наступают оба события: А и В одновременно. Случайные события А и B называются совместными, если при данном испытании могут произойти оба эти события.

Вторая теорема о сложении вероятностей: вероятность суммы совместных событий вычисляется по формуле:

События событий А и В называются независимыми, если появление одного из них не меняет вероятности появления другого. Событие А называется зависимым от события В, если вероятность события А меняется в зависимости от того, произошло событие В или нет.

Теорема об умножении вероятностей: вероятность произведения независимых событий А и В вычисляется по формуле:

Пример. Студент разыскивает нужную ему формулу в трех справочниках. Вероятности того, что формула содержится в первом, втором и третьем справочниках равны 0,6; 0,7 и 0,8.

Найдем вероятности того, что формула содержится:

1. только в одном справочнике;
2. только в двух справочниках;
3. во всех трех справочниках.

Как рассуждаем:

А — формула содержится в первом справочнике;

В — формула содержится во втором справочнике;

С — формула содержится в третьем справочнике.

Воспользуемся теоремами сложения и умножения вероятностей.

Ответ: 1 — 0,188; 2 — 0,452; 3 — 0,336.

ВПР

Формула: =ВПР(искомое_значение; таблица; номер_столбца; тип_совпадения)

Англоязычный вариант: =VLOOKUP (искомое_значение; таблица; номер_столбца; тип_совпадения)

Функция ВПР работает как телефонная книга, где по фрагменту известных данных – имени, вы находите неизвестные сведения – номер телефона. В формуле необходимо задать искомое значение, которое формула должна найти в столбце таблицы.

Например, у вас есть два списка: первый с паспортными данными сотрудников и их доходами от продаж за последний квартал, а второй – с их паспортными данными и именами. Вы хотите сопоставить имена с доходами от продаж, но, делая это вручную, можно легко ошибиться.

1. В первом списке данные записаны с А1 по В13, во втором – с D1 по Е13.
2. В ячейке B17 поставим формулу: =ВПР(B16; A1:B13; 2; ЛОЖЬ)

• B16 = искомое значение, то есть паспортные данные. Они имеются в обоих списках.
• A1:B13 = таблица, в которой находится искомое значение.
• 2 – номер столбца, где находится искомое значение.
• ЛОЖЬ – логическое значение, которое означает то, что вам требуется точное совпадение возвращаемого значения. Если вам достаточно приблизительного совпадения, указываете ИСТИНА, оно также является значением по умолчанию.

Эта формула не такая простая, как предыдущие, тем не менее она очень полезна в работе.

Формула Бернулли

При решении вероятностных задач часто бывает, что одно и тоже испытание повторяется многократно, и исход каждого испытания независит от исходов других. Такой эксперимент называют схемой повторных независимых испытаний или схемой Бернулли.

Примеры повторных испытаний:

• Бросаем игральный кубик, где вероятности выпадения определенной цифры одинаковы в каждом броске.
• Включаем лампы с заранее заданной одинаковой вероятностью выхода из строя каждой.
• Лучник повторяет выстрелы по одной и той же мишени при условии, что вероятность удачного попадания при каждом выстреле принимается одинаковой.

Итак, пусть в результате испытания возможны два исхода: либо появится событие А, либо противоположное ему событие. Проведем n испытаний Бернулли. Это означает, что все n испытаний независимы. А вероятность появления события А в каждом случае постоянна и не изменяется от испытания к испытанию.

1. Обозначим вероятность появления события А в единичном испытании буквой р, значит:p = P(A), а вероятность противоположного события (событие А не наступило) — буквой qq = P(¯A) = 1 — p.
2. Тогда вероятность того, что событие А появится в этих n испытаниях ровно k раз, выражается формулой Бернулли:P_n(k) = C_nk * pk * qn-k, где q = 1 — p.

Биномиальное распределение — распределение числа успехов (появлений события).

Пример. Среди видео, которые снимает блогер, бывает в среднем 4% некачественных: то свет плохой, то звук пропал, то ракурс не самый удачный. Найдем вероятность того, что среди 30 видео два будут нестандартными.

Как рассуждаем:

Опыт заключается в проверке каждого из 30 видео на качество. Событие А — это какая-то неудача (свет, ракурс, звук), его вероятность p = 0,04, тогда q = 0,96. Отсюда по формуле Бернулли можно найти ответ:

Ответ: вероятность плохого видео приблизительно 0,202. Блогер молодец

Решение задач

Давайте потренируемся и рассмотрим примеры с дробями.

Задание 1

Что сделать: вычислить квадрат произведения (55 + 10)2.

Как решаем: воспользуемся формулой квадрата суммы: (55 + 10)2 = 552 + 2 * 55 * 10 + 102 = 3025 + 1100 + 100 = 4225.

Задание 2

Что сделать: упростить выражение 64 * с3 – 8.

Как решаем: применим разность кубов: 64 * с3 – 8 = (4 * с)3 – 23 = (4 * с – 2)((4 * с)2 + 4 * с * 2 + 22) = (4 * с – 2)(16 * с2 + 8 * с + 4).

Задание 3

Что сделать: раскрыть скобки (7 * y — x) * (7 * y + x).

Как решаем:

1. Произведем умножение: (7 * y — x) * (7 * y + x) = 7 * y * 7 * y + 7 * y * x — x * 7 * y — x * x = 49 * y2 + 7 * y * x — 7 * y * x — x2 = 49 * y2 — x2.
2. Используем формулу сокращенного умножения: (7 * y — x) * (7 * y + x) = (7 * y)2 — x2 = 49 * y2 — x2.

Многочленов бояться не стоит, просто совершайте последовательно каждое действие. С формулами решать задачки быстрее и удобнее — сохраняйте шпаргалку, запоминайте и радуйте своих учителей 🙂

Динамика

Второй закон Ньютона:

Здесь: F — равнодействующая сила, которая равна сумме всех сил действующих на тело:

Второй закон Ньютона в проекциях на оси (именно такая форма записи чаще всего и применяется на практике):

Третий закон Ньютона (сила действия равна силе противодействия):

Сила упругости:

Общий коэффициент жесткости параллельно соединённых пружин:

Общий коэффициент жесткости последовательно соединённых пружин:

Сила трения скольжения (или максимальное значение силы трения покоя):

Закон всемирного тяготения:

Если рассмотреть тело на поверхности планеты и ввести следующее обозначение:

Где: g — ускорение свободного падения на поверхности данной планеты, то получим следующую формулу для силы тяжести:

Ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности планеты выражается формулой:

Скорость спутника на круговой орбите:

Первая космическая скорость:

Закон Кеплера для периодов обращения двух тел вращающихся вокруг одного притягивающего центра:

Электрический ток

Сила тока может быть найдена с помощью формулы:

Плотность тока:

Сопротивление проводника:

Зависимость сопротивления проводника от температуры задаётся следующей формулой:

Закон Ома (выражает зависимость силы тока от электрического напряжения и сопротивления):

Закономерности последовательного соединения:

Закономерности параллельного соединения:

Электродвижущая сила источника тока (ЭДС) определяется с помощью следующей формулы:

Закон Ома для полной цепи:

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Сила тока короткого замыкания:

Работа электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Работа А электрического тока протекающего по проводнику обладающему сопротивлением преобразуется в теплоту Q выделяющуюся на проводнике:

Мощность электрического тока:

Энергобаланс замкнутой цепи

Полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R₁ и R₂ на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

Электролиз

Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

Где: n – валентность вещества, N_A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

Классическое определение вероятности

Вероятностью события A в некотором испытании называют отношение:

Свойства вероятности:

• Вероятность достоверного события равна единице.
• Вероятность невозможного события равна нулю.
• Вероятность случайного события есть положительное число, заключенное между нулем и единицей.

Таким образом, вероятность любого события удовлетворяет двойному неравенству:

0 ≤ P(A) ≤ 1.

Пример 1. В пакете 15 конфет: 5 с молочным шоколадом и 10 — с горьким. Какова вероятность вынуть из пакета конфету с белым шоколадом?

Как рассуждаем:

Так как в пакете нет конфет с белым шоколадом, то m = 0, n = 15. Следовательно, искомая вероятность равна нулю:

P = 0/15 = 0

Неприятная новость для любителей белого шоколада: в этом примере событие «вынуть конфету с белым шоколадом» — невозможное. 

Ответ: 0.

Пример 2. Из колоды в 36 карт вынули одну карту. Какова вероятность появления карты червовой масти?

Как рассуждаем:

Количество элементарных исходов, то есть количество карт равно 36 (n). Число случаев, благоприятствующих появлению карты червовой масти (А) равно 9 (m). 

Следовательно:

Ответ: 0,25.

Термодинамика

Количество теплоты (энергии) необходимое для нагревания некоторого тела (или количество теплоты выделяющееся при остывании тела) рассчитывается по формуле:

Теплоемкость (С — большое) тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость (c — маленькое) вещества и массу тела по следующей формуле:

Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:

Фазовые превращения. При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:

При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:

При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:

Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):

Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:

Работа идеального газа:

Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p–V координатах. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:

Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:

Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):

Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный процесс (V = const):

Изобарный процесс (p = const):

Изотермический процесс (T = const):

Адиабатный процесс (Q = 0):

КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:

Где: Q₁ – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q₂ – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:

Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T₁ и холодильника T₂, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД цикла Карно равен:

Абсолютная влажность рассчитывается как плотность водяных паров (из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):

Относительная влажность воздуха может быть рассчитана по следующим формулам:

Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S:

Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L:

Высота столба жидкости в капилляре:

При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.