استخدم الضرب الاتجاهي للمتجهات المتعامدة والمساحات والعزوم: اكتب المركّبات الثلاث بعناية مع الحفاظ على الترتيب a × b.
الاحتمال
الحدث المتمم
P(not A) = 1 − P(A)
قاعدة الجمع
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
أحداث مستقلة
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
الاحتمال الشرطي
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
ذو الحدين
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
الإحصاء الوصفي
المتوسط
x̄ = Σx/n
الانحراف المعياري للعينة
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
الوسيط
القيمة الوسطى للبيانات المرتبة
الدرجة المعيارية z
z = (x − μ)/σ
التوزيع الطبيعي
68% ضمن ±1σ، و 95% ضمن ±2σ
التوزيع الطبيعي
الدرجة المعيارية z
z = (x − μ)/σ
أقل من x
P(X < x) = Φ(z)
أكبر من x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
بين قيمتين
Φ(z2) − Φ(z1)
المئين
x = μ + z·σ
الطريقة
حوّل القيمة إلى درجة معيارية: z = (x − μ)/σ.
ابحث عن Φ(z)، وهي المساحة على يسار z.
للمساحة على اليمين استخدم 1 − Φ(z)؛ ولفترة اطرح المساحتين اليساريتين.
للمئين اعمل بشكل عكسي: أوجد z للمساحة، ثم x = μ + z·σ.
2مسائل تدريبية
1.النهاياتمتوسطة
أوجد النهاية L = limx→∞ (√(x2 + 3x) − x).
f(x) = √(x2 + 3x) − xx → ∞
L =
2.النهاياتصعبة
أوجد النهاية L = limx→0 (1 − cos 4x)/(3x²)، مع x بالراديان.
f(x) = (1 − cos 4x)/(3x²)x → 0
L =
3.المشتقاتمتوسطة
لتكن f(x) = ln(3x2 + 2). أوجد f′(1).
f(x) = ln(3x2 + 2)x = 1
f′(1) =
4.المشتقاتصعبة
المماس لـ f(x) = −x2 + 5x + 4 عند x = 3 يقطع المحور y عند y = b. أوجد b.
f(x) = −x2 + 5x + 4x = 3
b =
5.التكاملاتمتوسطة
احسب I = ∫02 2x·(x² + 1)2 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 2]
I =
6.التكاملاتصعبة
أوجد المساحة A للمنطقة المحصورة بين y = x2 و y = 4x.
y = x2y = 4x
A =
7.الأعداد المركبةمتوسطة
لديك z₁ = 5∠70° و z₂ = 0,5∠45°، جد الجزء التخيلي لـ w = z₁·z₂.
z₁ = 5∠70°z₂ = 0,5∠45°
Im(w) =
8.الأعداد المركبةصعبة
أحد جذور z³ + 3z² − 8z − 30 = 0 هو z₁ = −3 + j. المعاملات حقيقية. جد الجذر الحقيقي r.
z₁ = −3 + j
r =
9.المعادلات التفاضليةمتوسطة
علبة مشروب غازي عند 4 °C أُخرجت من الثلاجة إلى غرفة عند 23 °C. بعد 24 min تكون درجة حرارتها 19 °C. تتبع قانون نيوتن للتبريد، dT/dt = −k·(T − Tₐ). كم من الوقت بعد البداية، t، يلزم لبلوغ 9 °C؟
T0 = 4 °CTa = 23 °CT(24) = 19 °CT = 9 °C
t = min
10.المعادلات التفاضليةصعبة
حلّ مسألة القيمة الابتدائية y′ + 3y/x = 2x لـ x > 0، مع y(1) = 0. أوجد y(2).
y′ + 3y/x = 2xy(1) = 0
y(2) =
11.المصفوفات والمحدداتمتوسطة
أوجد المحدد det A للمصفوفة A ذات 3×3 المعروضة.
A = [0 4 5; −3 3 0; −1 −1 −1]
det A =
12.المصفوفات والمحدداتصعبة
حُلّ النظام −5x − 3y = −7 و −5x − 5y = 2. أوجد x.
−5x − 3y = −7−5x − 5y = 2
x =
13.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهيمتوسطة
أوجد قيمة k التي يكون عندها المتّجهان a = (4, −3, 2) و b = (k, 3, −3) متعامدين.
a = (4, −3, 2)b = (k, 3, −3)
k =
14.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهيصعبة
أوجد حجم V متوازي السطوح الذي أضلاعه من رأس واحد a = (3, 0, −1) و b = (2, −5, −3) و c = (2, −4, −2).
a = (3, 0, −1)b = (2, −5, −3)c = (2, −4, −2)
V =
15.الاحتمالمتوسطة
للتوزيع الموضح، أوجد التباين Var(X) للمتغير X.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,35, 0,1, 0,2
Var(X) =
16.الاحتمالصعبة
للمتغير X التوزيع الموضح، وY = 2X + 20. أوجد الانحراف المعياري σY للمتغير Y.
درجات امتحان موزعة توزيعًا طبيعيًا بمتوسط 500 وانحراف معياري 40. أوجد الدرجة المعيارية z لدرجة 420.
μ = 500σ = 40x = 420
z =
19.التوزيع الطبيعيمتوسطة
اسحب z بحيث تكون المساحة المظللة تحت المنحنى الطبيعي القياسي، على يمين z، مساوية 0,3520. أوجد z بمنزلتين عشريتين.
A = 0,3520
z =
20.التوزيع الطبيعيصعبة
زمن لفة العدّاء A وهو X وزمن لفة العدّاء B وهو Y مستقلة وطبيعية: لـ X متوسط 52 s وانحراف معياري 4 s، ولـ Y متوسط 48 s وانحراف معياري 3 s. أوجد الاحتمال P بأن يكون X أكبر من Y. قرّب z إلى منزلتين عشريتين.
μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
3المحاليل
1.النهايات
الإجابة: L = 1,5
النهايات: جرّب أولًا التعويض المباشر. إذا أعطى 0/0، فبسّط أولًا: حلّل واختصر العامل المشترك، أو اضرب في المرافق. عندما x → ∞، اقسم البسط والمقام على أعلى قوة لـ x. قاعدة لوبيتال: إذا أعطت f/g الصيغة 0/0 أو ∞/∞، فإن lim f/g = lim f′/g′، باشتقاق البسط والمقام كلٌّ على حدة (لا بقاعدة القسمة).
اضرب في المرافق
f(x) = 3x/(√(x2 + 3x) + x)
اقسم على x
f(x) = 3/(√(1 + 3/x) + 1)
اجعل x → ∞
L = 3/(1 + 1) = 1,5
الإجابة
L = 1,5
2.النهايات
الإجابة: L = 2,667
النهايات: جرّب أولًا التعويض المباشر. إذا أعطى 0/0، فبسّط أولًا: حلّل واختصر العامل المشترك، أو اضرب في المرافق. عندما x → ∞، اقسم البسط والمقام على أعلى قوة لـ x. قاعدة لوبيتال: إذا أعطت f/g الصيغة 0/0 أو ∞/∞، فإن lim f/g = lim f′/g′، باشتقاق البسط والمقام كلٌّ على حدة (لا بقاعدة القسمة).
التطبيق الأول
4·sin 4x/(6x) → 0/0
التطبيق الثاني
16·cos 4x/6
عوّض x = 0
L = 16/6 = 2,667
الإجابة
L = 2,667
3.المشتقات
الإجابة: f′(1) = 1,2
الاشتقاق: المشتقة f′(x) هي ميل المنحنى عند x. قاعدة القوة: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. قاعدة الضرب: (uv)′ = u′v + uv′. قاعدة السلسلة: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). حيث f′(x) = 0 يكون للمنحنى مماس أفقي: قيمة عظمى أو صغرى أو نقطة سرج.
قاعدة السلسلة للوغاريتم
f′(x) = 6x/(3x2 + 2)
عوّض
f′(1) = 6/5 = 1,2
الإجابة
f′(1) = 1,2
4.المشتقات
الإجابة: b = 13
الاشتقاق: المشتقة f′(x) هي ميل المنحنى عند x. قاعدة القوة: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. قاعدة الضرب: (uv)′ = u′v + uv′. قاعدة السلسلة: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). حيث f′(x) = 0 يكون للمنحنى مماس أفقي: قيمة عظمى أو صغرى أو نقطة سرج.
النقطة والميل
f(3) = 10
f′(x) = −2x + 5 → f′(3) = −1
المماس عند x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 10 − (−1)·3 = 13
الإجابة
b = 13
5.التكاملات
الإجابة: I = 41,33
التكاملات المحددة: ∫ₐᵇ f(x) dx هو المساحة ذات الإشارة بين المنحنى والمحور x من a إلى b. أوجد دالة أصلية F (حيث F′ = f) واحسب F(b) − F(a). قاعدة القوة: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). المساحة بين منحنيين هي ∫(العلوي − السفلي) dx.
التعويض
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u2 du
كامل وعوّض الحدود
I = [u3/3]15 = (125 − 1)/3 = 41,33
الإجابة
I = 41,33
6.التكاملات
الإجابة: A = 10,67
التكاملات المحددة: ∫ₐᵇ f(x) dx هو المساحة ذات الإشارة بين المنحنى والمحور x من a إلى b. أوجد دالة أصلية F (حيث F′ = f) واحسب F(b) − F(a). قاعدة القوة: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). المساحة بين منحنيين هي ∫(العلوي − السفلي) dx.
نقاط التقاطع
x2 = 4x → x = 0, x = 4
كامل العلوي ناقص السفلي
A = [2x2 − 0,3333x3]04 = 10,67
الإجابة
A = 10,67
7.الأعداد المركبة
الإجابة: Im(w) = 2,266
الصيغة القطبية: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ، حيث r = |z| و θ = arg z. والعودة إلى الصيغة الديكارتية: a = r cos θ، b = r sin θ. تحتاج السعة إلى الربع: θ = atan(b/a) فقط عندما a > 0؛ وعندما a < 0 أضف 180° أو اطرحها. في الصيغة القطبية الضرب سهل: اضرب الطويلتين واجمع السعتين؛ وللقسمة اقسم الطويلتين واطرح السعتين.
طويلة w وسعتها
|w| = 5 · 0,5 = 2,5
θ = 70° + 45° = 115°
الصيغة الديكارتية
Re(w) = 2,5·cos(115°) = −1,057
Im(w) = 2,5·sin(115°) = 2,266
Im(w) = 2,266
الإجابة
Im(w) = 2,266
8.الأعداد المركبة
الإجابة: r = 3
دي موافر والجذور: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. للمعادلة zⁿ = R∠φ بالضبط n جذرًا، كلها بطويلة R1/n، عند السعات (φ + 360°·k)/n لـ k = 0, 1, …, n − 1: تقع متباعدة بانتظام على دائرة، بفارق 360°/n. للمعادلة التربيعية z² + pz + q = 0 مع p² < 4q جذران مركبان z = −p/2 ± j√(q − p²/4)؛ وكثير الحدود ذو المعاملات الحقيقية تأتي جذوره المركبة دائمًا في أزواج مترافقة a ± jb.
المعادلات التفاضلية من الرتبة الأولى: للمعادلة dy/dt = k·y الحل y = y₀·ekt (نمو عندما k > 0، واضمحلال عندما k < 0)؛ وعمر النصف T يعطي k = ln 2/T. قانون نيوتن للتبريد dT/dt = −k·(T − Tₐ) يعطي T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. المعادلة الخطية y′ + p(x)·y = q(x) تُحلّ بعامل التكامل μ = e∫p dx: (μy)′ = μq، لذا μy = ∫μq dx + C.
ثابت التبريد
k = ln(-19/-4)/24 = 0,06492 min⁻¹
الزمن لبلوغ القيمة المستهدفة
t = ln(-19/(−14))/0,06492 = 4,704 min
الإجابة
t = 4,704 min
10.المعادلات التفاضلية
الإجابة: y(2) = 1,55
المعادلات التفاضلية من الرتبة الأولى: للمعادلة dy/dt = k·y الحل y = y₀·ekt (نمو عندما k > 0، واضمحلال عندما k < 0)؛ وعمر النصف T يعطي k = ln 2/T. قانون نيوتن للتبريد dT/dt = −k·(T − Tₐ) يعطي T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. المعادلة الخطية y′ + p(x)·y = q(x) تُحلّ بعامل التكامل μ = e∫p dx: (μy)′ = μq، لذا μy = ∫μq dx + C.
عامل التكامل
μ = e∫3/x dx = x3
كامل
(x3y)′ = 2x4 → x3y = 2x5/5 + C
الشرط الابتدائي
0 = 2/5 + C → C = −0,4
احسب
y(2) = (2·25/5 + (−0,4))/23 = 1,55
الإجابة
y(2) = 1,55
11.المصفوفات والمحددات
الإجابة: det A = 18
المصفوفات: محدد مصفوفة 2×2 هو ad − bc. وللمصفوفة 3×3، انشر على صف: كل عنصر مضروب في محدد المصفوفة 2×2 المتبقية بعد حذف صفه وعموده، مع إشارات متناوبة + − +. القيم الذاتية λ تحقق det(A − λI) = 0؛ وللمصفوفة 2×2 يكون ذلك λ² − (الأثر)·λ + det = 0.
مصغّرات 2×2 للصف الأول
M₁₁ = −3, M₁₂ = 3, M₁₃ = 6
النشر بالمعاملات المرافقة
det A = 0·(−3) − 4·3 + 5·6 = 18
الإجابة
det A = 18
12.المصفوفات والمحددات
الإجابة: x = 4,1
المصفوفات: محدد مصفوفة 2×2 هو ad − bc. وللمصفوفة 3×3، انشر على صف: كل عنصر مضروب في محدد المصفوفة 2×2 المتبقية بعد حذف صفه وعموده، مع إشارات متناوبة + − +. القيم الذاتية λ تحقق det(A − λI) = 0؛ وللمصفوفة 2×2 يكون ذلك λ² − (الأثر)·λ + det = 0.
محدد مصفوفة المعاملات
det A = (−5)·(−5) − (−3)·(−5) = 10
استبدل عمود x
det Aₓ = (−7)·(−5) − (−3)·2 = 41
x = 41/10 = 4,1
الإجابة
x = 4,1
y = −4,5
13.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهي
الإجابة: k = 3,75
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
الضرب القياسي يساوي صفرًا
a·b = 4·k + (−3)·3 + 2·(−3) = 0
−15 + 4·k = 0
حلّ لإيجاد k
k = −(−15)/4 = 3,75
الإجابة
k = 3,75
14.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهي
الإجابة: V = 8
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
المتغيرات العشوائية المتقطعة: يسرد التوزيع الاحتمالي كل قيمة x يمكن أن يأخذها المتغير مع احتمالها p(x)؛ والاحتمالات بين 0 و1 ومجموعها 1. القيمة المتوقعة (المتوسط) هي E(X) = Σx·p(x)، أي المتوسط على المدى الطويل. والتباين Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²، والانحراف المعياري σ = √Var(X). للتغيير الخطي Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b وVar(Y) = a²·Var(X) وσY = |a|·σX؛ وإضافة ثابت لا تغيّر التشتت.
المتوسط
μ = 0·0,35 + 1·0,35 + 2·0,1 + 3·0,2 = 1,15
متوسط المربعات
E(X²) = 0·0,35 + 1·0,35 + 4·0,1 + 9·0,2 = 2,55
التباين
Var(X) = 2,55 − 1,15² = 1,227
الإجابة
Var(X) = 1,227
16.الاحتمال
الإجابة: σY = 2,059
المتغيرات العشوائية المتقطعة: يسرد التوزيع الاحتمالي كل قيمة x يمكن أن يأخذها المتغير مع احتمالها p(x)؛ والاحتمالات بين 0 و1 ومجموعها 1. القيمة المتوقعة (المتوسط) هي E(X) = Σx·p(x)، أي المتوسط على المدى الطويل. والتباين Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²، والانحراف المعياري σ = √Var(X). للتغيير الخطي Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b وVar(Y) = a²·Var(X) وσY = |a|·σX؛ وإضافة ثابت لا تغيّر التشتت.
تشتت X
μ = 2,8, Var(X) = 1,06, σX = 1,03
التغيير الخطي
σY = |2|·1,03 = 2,059
الإجابة
σY = 2,059
المتوسط يتحرك فعلًا: E(Y) = 2·2,8 + 20 = 25,6.
17.الإحصاء الوصفي
الإجابة: s = 9,445
الإحصاء الوصفي: المتوسط هو المجموع مقسومًا على n؛ والوسيط هو القيمة الوسطى للبيانات المرتبة (متوسط القيمتين الوسطيين عندما يكون n زوجيًا). الانحراف المعياري للعينة s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). الدرجة المعيارية z = (x − μ)/σ تبيّن كم انحرافًا معياريًا تبعد القيمة عن المتوسط.
الإحصاء الوصفي: المتوسط هو المجموع مقسومًا على n؛ والوسيط هو القيمة الوسطى للبيانات المرتبة (متوسط القيمتين الوسطيين عندما يكون n زوجيًا). الانحراف المعياري للعينة s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). الدرجة المعيارية z = (x − μ)/σ تبيّن كم انحرافًا معياريًا تبعد القيمة عن المتوسط.
حوّل إلى الصيغة المعيارية
z = (420 − 500)/40 = −2
الإجابة
z = −2
19.التوزيع الطبيعي
الإجابة: z = 0,38
من مساحة إلى z: Φ(z) هي المساحة على يسار z. لمساحة ذيل أيسر A، أوجد z التي تحقق Φ(z) = A في الجدول. ومساحة ذيل أيمن A تعني Φ(z) = 1 − A. ومساحة مركزية A بين −z وz تترك (1 − A)/2 في كل ذيل، إذن Φ(z) = (1 + A)/2. ولقيمة x استخدم x = μ + zσ.
المساحة على يسار z
Φ(z) = 1 − 0,3520 = 0,6480
اقرأ جدول z بالعكس
ابحث عن 0,6480 داخل الجدول واقرأ z.
z = 0,38
الإجابة
z = 0,38
20.التوزيع الطبيعي
الإجابة: P = 0,7881
مجاميع المتغيرات الطبيعية وفروقها: إذا كان X وY مستقلين وطبيعيين فإن X + Y وX − Y طبيعيان أيضًا. تُجمع المتوسطات أو تُطرح: E(X ± Y) = μX ± μY. أما التباينات فدائمًا تُجمع، حتى في الفرق: Var(X ± Y) = σX² + σY²، إذن σ = √(σX² + σY²). ولا تُجمع الانحرافات المعيارية مباشرةً أبدًا. مجموع n عنصرًا مستقلًا لها التوزيع نفسه متوسطه n·μ وانحرافه المعياري σ·√n. ثم عيّر كالمعتاد: z = (x − المتوسط)/σ واقرأ Φ(z).