كمية موزعة توزيعًا طبيعيًا بمتوسط 100 وانحراف معياري 5. ما نسبة P القيم الأقل من 105؟
μ = 100σ = 5x = 105
P =
19.التوزيع الطبيعيمتوسطة
كتل الصناديق مستقلة وطبيعية بمتوسط 12 kg وانحراف معياري 0,8 kg. أوجد الاحتمال P بأن تقل الكتلة الكلية لـ 16 منها عن 198,4 kg. قرّب z إلى منزلتين عشريتين.
μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 16< 198.4 kg
P =
20.التوزيع الطبيعيصعبة
أطوال الرجال X وأطوال النساء Y في مجموعة مستقلة وطبيعية: لـ X متوسط 180 cm وانحراف معياري 10 cm، ولـ Y متوسط 170 cm وانحراف معياري 12 cm. أوجد الاحتمال P بأن يكون X أكبر من Y. قرّب z إلى منزلتين عشريتين.
μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
3المحاليل
1.النهايات
الإجابة: L = 20,09
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).
خذ اللوغاريتم
ln L = limx→∞ 3·x·ln(1 + 1/x)
احسب
ln(1 + u)/u → 1 عندما u → 0، لذا x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 3·1 = 3
أزل اللوغاريتم
L = e3 = 20,09
الإجابة
L = 20,09
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′(1.5) = 1,104
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.
قاعدتا الضرب والسلسلة
f′(x) = sin(x) + x·cos(x)
عوّض
f′(1,5) = 0,9975 + 1,5·0,07074 = 1,104
الإجابة
f′(1,5) = 1,104
4.المشتقات
الإجابة: b = −1
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(−1) = −2
f′(x) = 2x + 3 → f′(−1) = 1
المماس عند x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −2 − 1·(−1) = −1
الإجابة
b = −1
5.التكاملات
الإجابة: I = 14,12
التكامل بالتجزئة: ∫u·dv = u·v − ∫v·du، وهو ناتج عن قاعدة الضرب. اختر u العامل الذي يصبح أبسط عند اشتقاقه (قوة لـ x، أو ln x)، واختر dv العامل الذي تستطيع تكامله (eˣ أو sin x أو cos x، أو x حين تكون u = ln x). وفي التكامل المحدد قيّم u·v عند الحدّين: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. العامل x² يحتاج إلى جولتين.
اختر u وdv
u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
الدالة الأصلية
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
النهايات
(12,5·ln 5 − 6,25) − (0 − 0,25) = 14,12
الإجابة
I = 14,12
6.التكاملات
الإجابة: A = 1,333
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.
الأصفار
1 − x² = 0 → x = ±1
كامل
A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333
الإجابة
A = 1,333
7.الأعداد المركبة
الإجابة: θ = −166 °
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.
الربع
a = −4, b = −1 → III
الزاوية المرجعية
α = atan(1/4) = 14,04°
السعة
θ = −(180° − α) = −166°
الإجابة
θ = −166°
بالصيغة القطبية z = 4,123∠−166°.
8.الأعداد المركبة
الإجابة: Re(z³) = −8
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.
الصيغة القطبية
z = 1 + j√3 = 2∠60°
دي موافر
z³ = (2)³∠180° = 8∠180°
الصيغة الديكارتية
z³ = 8·(cos 180° + j sin 180°) = −8
Re(z³) = −8
الإجابة
Re(z³) = −8
9.المعادلات التفاضلية
الإجابة: y(0.5) = 2,784
المعادلات الخطية من الرتبة الثانية: للمعادلة y″ + b·y′ + c·y = 0 جرّب y = ert: فتحصل على المعادلة المميِّزة r² + b·r + c = 0. جذران حقيقيان r₁ ≠ r₂ يعطيان y = A·er₁t + B·er₂t (فوق التخميد)؛ وجذر مضاعف r يعطي y = (A + Bt)·ert (تخميد حرج)؛ وجذران مركّبان −α ± jω يعطيان y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (تحت التخميد، متذبذب). تحدد القيمتان الابتدائيتان y(0) وy′(0) الثابتين A وB. وعند كتابتها y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 تكون ωn التردد الطبيعي وζ نسبة التخميد: ζ < 1 يعني تذبذبًا. ومع دخل ثابت y″ + by′ + cy = c·K يكون الحل القيمة المستقرة K زائد الاستجابة الحرة.
الجذور المميِّزة
(r + 3)(r + 4) = 0 → r = −3, −4
الثابتان من القيم الابتدائية
A + B = 5, −3A − 4B = 4
A = 24, B = −19
احسب
y(0,5) = 24·e−1,5 + (−19)·e−2 = 2,784
الإجابة
y(0,5) = 2,784
10.المعادلات التفاضلية
الإجابة: y(2) = 1,631
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 = e0,5t
(e0,5ty)′ = 7e−1,5t
الحل العام
y = 7/(−1,5)·e−2t + C·e−0,5t = −4,667·e−2t + C·e−0,5t
الشرط الابتدائي
0 = −4,667 + C → C = 4,667
احسب
y(2) = −4,667·0,01832 + 4,667·0,3679 = 1,631
الإجابة
y(2) = 1,631
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 = −18, M₁₂ = −9, M₁₃ = 9
النشر بالمعاملات المرافقة
det A = 3·(−18) − 3·(−9) + 5·9 = 18
الإجابة
det A = 18
12.المصفوفات والمحددات
الإجابة: x = 0,1111
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 = (−4)·(−5) − 5·(−5) = 45
استبدل عمود x
det Aₓ = (−10)·(−5) − 5·9 = 5
x = 5/45 = 0,1111
الإجابة
x = 0,1111
y = −1,911
13.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهي
الإجابة: a·b = 1
الضرب القياسي:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ، وهو كمية قياسية. يعطي الزاوية بين متّجهين، cos θ = a·b/(|a|·|b|)، ويساوي صفرًا عندما يكونان متعامدين. المسقط القياسي لـ a على b هو a·b/|b|، والقوة الثابتة F التي تتحرّك خلال إزاحة d تبذل شغلًا W = F·d.
الضرب الاتجاهي:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) عمودي على المتّجهين كليهما، و |a × b| = |a|·|b|·sin θ هي مساحة متوازي الأضلاع الذي يحدّدانه (والمثلث نصفها). الترتيب مهم: b × a = −(a × b). عزم القوة F المؤثّرة عند النقطة A حول النقطة O هو MO = r × F، مع r = A − O.
الضرب الاتجاهي، مركّبةً مركّبة
(a × b)x = aybz − azby = 3·(−4) − (−6)·(−4) = −36
(a × b)y = azbx − axbz = (−6)·(−5) − 5·(−4) = 50
(a × b)z = axby − aybx = 5·(−4) − 3·(−5) = −5
المركّبة المطلوبة
(a × b)y = 50
الإجابة
(a × b)y = 50
تحقّق: a × b عمودي على المتّجهين كليهما، لذا ضربه القياسي مع a ومع b صفر.
15.الاحتمال
الإجابة: P = 0,1429
الاحتمال: مع النتائج المتساوية الاحتمال، P(A) = المواتية/الكلية. للأحداث المستقلة نضرب: P(A و B) = P(A)·P(B). كثيرًا ما يفيد الحدث المتمم: P(واحد على الأقل) = 1 − P(لا شيء). ذو الحدين: في n محاولة مستقلة باحتمال نجاح p، P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
السحبة الأولى والثانية
P = 3/7 · 2/6 = 6/42 = 0,1429
الإجابة
P = 0,1429
16.الاحتمال
الإجابة: E(G) = 0,5 €
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.
النتائج الصافية
G: 3 (p = 0,25), 49 (p = 0,01), −1 (p = 0,74)
القيمة المتوقعة
E(G) = 3·0,25 + 49·0,01 − 1·0,74 = 0,5 €
الإجابة
E(G) = 0,5 €
القيمة الموجبة تعني أنك تربح مالًا في المتوسط.
17.الإحصاء الوصفي
الإجابة: s = 14,31
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 = 1
جدول التوزيع الطبيعي المعياري
Φ(1) = 0,8413
P = 0,8413
الإجابة
P = 0,8413
19.التوزيع الطبيعي
الإجابة: P = 0,9772
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).
توزيع المجموع الكلي
μT = 192 kg, σT = 0,8·√16 = 3,2 kg
حوّل إلى الصيغة المعيارية
z = (198,4 − 192)/3,2 = 2
الاحتمال
P = Φ(2) = 0,9772
الإجابة
P = 0,9772
20.التوزيع الطبيعي
الإجابة: P = 0,7389
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).