Soal latihan AP Calculus: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 12 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baruKembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Limit

Substitusi langsung
coba x = a dulu; 0/0 berarti sederhanakan
Faktorkan dan coret
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Sekawan
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Limit di tak hingga
bagi dengan pangkat tertinggi x; derajat yang sama menghasilkan rasio koefisien utama
Limit khusus
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Aturan L'Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Turunan

Aturan pangkat
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Aturan perkalian
(uv)′ = u′v + uv′
Aturan hasil bagi
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Aturan rantai
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Turunan umum
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Metode

  1. Kenali strukturnya: jumlah, hasil kali, hasil bagi, atau komposisi.
  2. Terapkan aturan pangkat pada setiap pangkat x.
  3. Gunakan aturan hasil kali, hasil bagi, atau rantai bila diperlukan.
  4. Sederhanakan, dan hitung nilainya di titik tersebut jika diminta.

Optimasi

Metode
tulis Q(x) dengan satu variabel, selesaikan Q′(x) = 0, periksa Q″ atau titik ujungnya
Maksimum
Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Minimum
Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Silinder tertutup
V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Laba
P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

Integral

Aturan pangkat
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integral tentu
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integral umum
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Luas daerah antara kurva
∫ab (f − g) dx

Metode

  1. Tulis ulang integran sebagai jumlah suku-suku sederhana bila memungkinkan.
  2. Terapkan aturan pangkat: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), dan integral standar untuk ex, 1/x, sin, dan cos.
  3. Gunakan substitusi saat Anda melihat suatu fungsi bersama turunannya.
  4. Untuk integral tentu, hitung F(b) − F(a).

Persamaan diferensial

Pertumbuhan/peluruhan eksponensial
dy/dt = ky → y = y0ekt
Waktu paruh
k = ln 2 / t½
Hukum pendinginan Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Faktor integrasi
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Tangki pencampuran
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Barisan & deret

Barisan aritmetika
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Barisan geometri
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Deret geometri tak hingga
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
Deret-p
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Uji rasio
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Jari-jari kekonvergenan
R = lim |ck/ck+1|
Polinom Taylor
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Deret Maclaurin
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Batas galat Lagrange
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!

Metode

  1. Kenali jenisnya: aritmetika (beda tetap), geometri (rasio tetap), deret baku, deret pangkat, atau polinom Taylor.
  2. Untuk jumlah pakai Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r), atau S = a₁/(1 − r) bila |r| < 1, dengan a₁ suku pertama dari jumlah itu.
  3. Untuk kekonvergenan: uji suku ke-n dulu, lalu bandingkan dengan Σ1/kᵖ atau deret geometri, dan pakai uji rasio atau akar untuk faktorial dan pangkat ke-k.
  4. Untuk polinom Taylor daftarkan f(a), f′(a), f″(a), …, bagi turunan ke-k dengan k!, dan batasi galat dengan M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!.

2Soal latihan

1.LimitSedang
xyy = L

Cari limit L = limx→∞ (√(x2 + 10x) − x).

f(x) = √(x2 + 10x) − xx → ∞
L =
2.LimitSulit
xyx = 0

Cari limit L = limx→0 (ex − 1 − x)/x².

f(x) = (ex − 1 − x)/x²x → 0
L =
3.TurunanSedang
xyx = 0,5

Misalkan f(x) = x3·e−x. Tentukan f′(0,5).

f(x) = x3·e−xx = 0,5
f′(0.5) =
4.TurunanSulit
xyx = −1

Garis singgung f(x) = 0,5x2 − x + 2 di x = −1 memotong sumbu y di y = b. Tentukan b.

f(x) = 0,5x2 − x + 2x = −1
b =
5.OptimasiSedang
rh

Sebuah kaleng silinder tertutup (dengan tutup dan alas) harus memuat 750 cm³. Logam yang dipakai sebanding dengan luas permukaan total. Cari tinggi h kaleng yang memakai bahan paling sedikit.

V = 750 cm³
h = cm
6.OptimasiSulit
qP(q)maksimum

Sebuah perusahaan kecil menjual produknya dengan harga pasar tetap €75 per unit. Biaya produksi q unit adalah C(q) = 24800 + 12q + 0,02q² euro. Cari produksi q yang memaksimumkan laba.

p = €75C = 24800 + 12q + 0,02q²
q = unit
7.IntegralSedang
xy15y = x ln x

Hitung I = ∫₁5 x·ln x dx.

∫₁5 x ln x dx
I =
8.IntegralSulit
xyy = 2x2​y = x

Tentukan luas A daerah yang dibatasi oleh y = 2x2 dan y = x.

y = 2x2y = x
A =
9.Persamaan diferensialSedang
tyy(0) = 2y(0,5) = ?

Selesaikan y″ + 8y′ + 15y = 0 dengan y(0) = 2 dan y′(0) = 0. Cari y(0,5).

y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(0.5) =
10.Persamaan diferensialSulit
t (min)m (kg)t = ?60 kg

Sebuah tangki berisi 1000 L air murni. Air garam dengan 0,1 kg garam per liter mengalir masuk dengan laju 10 L/menit, dan larutan yang tercampur rata mengalir keluar dengan laju yang sama. Setelah berapa menit t tangki berisi 60 kg garam?

V = 1000 Lm0 = 0 kgc = 0,1 kg/Lr = 10 L/min
t = min
11.Barisan & deretSedang
kSn​12345678910S = ?

Carilah jumlah S = Σk=1∞ 3/(k(k + 3)).

ak = 3/(k(k + 3))
S =
12.Barisan & deretSulit
xyfP₂0,4

Pakai polinom Maclaurin berderajat 2 dari f(x) = cos(3x) untuk menghampiri f(0,4). Berikan P₂(0,4).

f(x) = cos(3x)n = 2x = 0,4
P₂(0.4) =

3Larutan

1.Limit

Jawaban: L = 5

Limit: coba dulu substitusi langsung. Jika hasilnya 0/0, sederhanakan dulu: faktorkan dan coret faktor yang sama, atau kalikan dengan bentuk sekawan. Untuk x → ∞, bagi pembilang dan penyebut dengan pangkat tertinggi x. Aturan L'Hôpital: jika f/g memberikan 0/0 atau ∞/∞, maka lim f/g = lim f′/g′, dengan menurunkan pembilang dan penyebut secara terpisah (bukan dengan aturan hasil bagi).

Kalikan dengan bentuk sekawan

f(x) = 10x/(√(x2 + 10x) + x)

Bagi dengan x

f(x) = 10/(√(1 + 10/x) + 1)

Biarkan x → ∞

L = 10/(1 + 1) = 5

Jawaban

L = 5
2.Limit

Jawaban: L = 0,5

Limit: coba dulu substitusi langsung. Jika hasilnya 0/0, sederhanakan dulu: faktorkan dan coret faktor yang sama, atau kalikan dengan bentuk sekawan. Untuk x → ∞, bagi pembilang dan penyebut dengan pangkat tertinggi x. Aturan L'Hôpital: jika f/g memberikan 0/0 atau ∞/∞, maka lim f/g = lim f′/g′, dengan menurunkan pembilang dan penyebut secara terpisah (bukan dengan aturan hasil bagi).

Penerapan pertama

(1·ex − 1)/(2x) → 0/0

Penerapan kedua

1·ex/2

Substitusikan x = 0

L = 1·1/2 = 0,5

Jawaban

L = 0,5
3.Turunan

Jawaban: f′(0.5) = 0,3791

Diferensial: turunan f′(x) adalah kemiringan grafik di x. Aturan pangkat: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Aturan perkalian: (uv)′ = u′v + uv′. Aturan rantai: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Di mana f′(x) = 0, grafik memiliki garis singgung mendatar: maksimum, minimum, atau titik pelana.

Aturan perkalian

f′(x) = u′v + uv′ = e−x·(3x2 + (−1)·x3)

Substitusikan

f′(0,5) = 0,6065·(0,75 + (−0,125)) = 0,3791

Jawaban

f′(0,5) = 0,3791
4.Turunan

Jawaban: b = 1,5

Diferensial: turunan f′(x) adalah kemiringan grafik di x. Aturan pangkat: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Aturan perkalian: (uv)′ = u′v + uv′. Aturan rantai: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Di mana f′(x) = 0, grafik memiliki garis singgung mendatar: maksimum, minimum, atau titik pelana.

Titik dan kemiringan

f(−1) = 3,5
f′(x) = x − 1 → f′(−1) = −2

Garis singgung di x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 3,5 − (−2)·(−1) = 1,5

Jawaban

b = 1,5
5.Optimasi

Jawaban: h = 9,847 cm

Optimasi: tulis besaran yang akan dioptimalkan sebagai fungsi satu variabel, dengan memakai kendala untuk mengeliminasi variabel lainnya. Samakan turunannya dengan nol dan selesaikan. Periksa bahwa titik kritisnya merupakan maksimum atau minimum (turunan kedua atau perubahan tanda turunan pertama) dan berada di dalam rentang yang diperbolehkan; titik ujung seperti panjang sisi nol bukanlah jawabannya.

Luas sebagai fungsi r

h = 750/(πr²)
A(r) = 2πr² + 1500/r

Samakan turunan dengan nol

A″(r) = 4π + 3000/r³ > 0, sehingga ini minimum.

4πr − 1500/r² = 0 → r = ∛(750/(2π)) = 4,924 cm

Tinggi dan luas

h = 750/(π·4,924²) = 2r = 9,847 cm
A = 2π·4,924² + 1500/4,924 = 457 cm²

Jawaban

h = 9,847 cm

Kaleng tertutup yang paling hemat memiliki tinggi sama dengan lebarnya: h = 2r.

6.Optimasi

Jawaban: q = 1575 unit

Optimasi: tulis besaran yang akan dioptimalkan sebagai fungsi satu variabel, dengan memakai kendala untuk mengeliminasi variabel lainnya. Samakan turunannya dengan nol dan selesaikan. Periksa bahwa titik kritisnya merupakan maksimum atau minimum (turunan kedua atau perubahan tanda turunan pertama) dan berada di dalam rentang yang diperbolehkan; titik ujung seperti panjang sisi nol bukanlah jawabannya.

Fungsi laba

P(q) = 75q − (24800 + 12q + 0,02q²) = −0,02q2 + 63q − 24800

Samakan turunan dengan nol

P″(q) = −0,04 < 0, sehingga ini maksimum.

63 − 0,04q = 0 → q = 1575

Laba maksimum

P = 63·1575 − 0,02·1575² − 24800 = €24813

Jawaban

q = 1575
7.Integral

Jawaban: I = 14,12

Integrasi parsial: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, dari aturan perkalian. Pilih u sebagai faktor yang menjadi lebih sederhana saat diturunkan (pangkat x, atau ln x), dan dv sebagai faktor yang dapat Anda integralkan (eˣ, sin x, cos x, atau x bila u = ln x). Untuk integral tentu, hitung u·v pada kedua batas: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Faktor x² memerlukan dua putaran.

Pilih u dan dv

u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2

Antiturunan

∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4

Limit

(12,5·ln 5 − 6,25) − (0 − 0,25) = 14,12

Jawaban

I = 14,12
8.Integral

Jawaban: A = 0,04167

Integral tentu: ∫ₐᵇ f(x) dx adalah luas bertanda antara grafik dan sumbu x dari a ke b. Cari antiturunan F (dengan F′ = f) dan hitung F(b) − F(a). Aturan pangkat: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Luas antara dua kurva adalah ∫(atas − bawah) dx.

Titik potong

2x2 = x → x = 0, x = 0,5

Integralkan atas dikurangi bawah

A = [0,5x2 − 0,6667x3]00,5 = 0,04167

Jawaban

A = 0,04167
9.Persamaan diferensial

Jawaban: y(0.5) = 0,8694

Persamaan linear orde dua: untuk y″ + b·y′ + c·y = 0 coba y = ert: ini memberi persamaan karakteristik r² + b·r + c = 0. Dua akar real r₁ ≠ r₂ memberi y = A·er₁t + B·er₂t (redaman lebih); akar ganda r memberi y = (A + Bt)·ert (redaman kritis); akar kompleks −α ± jω memberi y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (redaman kurang, berosilasi). Nilai awal y(0) dan y′(0) menentukan A dan B. Ditulis sebagai y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn adalah frekuensi alami dan ζ rasio redaman: ζ < 1 berosilasi. Dengan masukan konstan, y″ + by′ + cy = c·K, penyelesaiannya adalah nilai tunak K ditambah respons bebas.

Akar karakteristik

(r + 3)(r + 5) = 0 → r = −3, −5

Konstanta dari nilai awal

A + B = 2, −3A − 5B = 0
A = 5, B = −3

Hitung nilainya

y(0,5) = 5·e−1,5 + (−3)·e−2,5 = 0,8694

Jawaban

y(0,5) = 0,8694
10.Persamaan diferensial

Jawaban: t = 91,63 min

Persamaan diferensial orde satu: dy/dt = k·y memiliki penyelesaian y = y₀·ekt (pertumbuhan untuk k > 0, peluruhan untuk k < 0); waktu paruh T memberikan k = ln 2/T. Hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), memberikan T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Persamaan linear y′ + p(x)·y = q(x) diselesaikan dengan faktor integrasi μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, sehingga μy = ∫μq dx + C.

Hasil

m(t) = 100 + (−100)·e−t/100

Selesaikan untuk t

e−t/100 = (100 − 60)/(100 − 0) = 0,4
t = 100·ln(2,5) = 91,63 min

Jawaban

t = 91,63 min
11.Barisan & deret

Jawaban: S = 1,833

Kekonvergenan: jika suku-sukunya tidak menuju 0, deret divergen (uji suku ke-n). Σ1/kᵖ konvergen hanya untuk p > 1, dan Σrᵏ hanya untuk |r| < 1. Bandingkan suatu deret dengan salah satunya bila suku-sukunya berperilaku seperti itu untuk k besar. Uji rasio: L = lim |ak+1/ak|; uji akar: L = lim |ak|1/k. L < 1 konvergen, L > 1 divergen, L = 1 tidak menentukan apa pun. Deret pangkat Σck(x − x₀)ᵏ konvergen untuk |x − x₀| < R dengan R = lim |ck/ck+1|; deret selang-seling dengan suku-suku yang menurun menuju 0 konvergen.

Pecahan parsial

3/(k(k + 3)) = (3/3)·(1/k − 1/(k + 3))

Batal

S = (3/3)·(1 + 1/2 + 1/3) = 1,833

Jawaban

S = 1,833
12.Barisan & deret

Jawaban: P₂(0.4) = 0,28

Polinom Taylor: di dekat x = a fungsi mulus didekati oleh Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n!; untuk a = 0 ini adalah polinom Maclaurin. Deret baku: eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …, cos x = 1 − x²/2! + x⁴/4! − …, ln(1 + x) = x − x²/2 + x³/3 − …, 1/(1 − x) = Σxᵏ. Batas galat Lagrange: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!, dengan M nilai terbesar |f⁽ⁿ⁺¹⁾| di antara a dan x.

Polinom Maclaurin

P₂(x) = 1 − 4,5x²

Substitusikan

P₂(0,4) = 1 − 0,72 = 0,28

Jawaban

P₂(0,4) = 0,28

Nilai eksaknya f(0,4) = 0,362358; galat 0,0823578 mengecil jika Anda mengambil lebih banyak suku atau titik yang lebih dekat ke 0.

ExamProblems · examproblems.com/courses/ap-calculus-practice