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 baru Kembali 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: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
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

Kenali strukturnya: jumlah, hasil kali, hasil bagi, atau komposisi.
Terapkan aturan pangkat pada setiap pangkat x.
Gunakan aturan hasil kali, hasil bagi, atau rantai bila diperlukan.
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: ∫_a^b 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: ∫_a^b (f − g) dx

Metode

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

Persamaan diferensial

Pertumbuhan/peluruhan eksponensial: dy/dt = ky → y = y₀e^kt
Waktu paruh: k = ln 2 / t_½
Hukum pendinginan Newton: T(t) = T_a + (T₀ − T_a)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 |a_k+1/a_k|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Jari-jari kekonvergenan: R = lim |c_k/c_k+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

Kenali jenisnya: aritmetika (beda tetap), geometri (rasio tetap), deret baku, deret pangkat, atau polinom Taylor.
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.
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.
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

Cari limit L = lim_x→∞ (√(4x² − 2x) − 2x).

f(x) = √(4x² − 2x) − 2xx → ∞

L =

2.LimitSulit

Cari limit L = lim_x→0 (e^−x − 1 + x)/x².

f(x) = (e^−x − 1 + x)/x²x → 0

L =

3.TurunanSedang

Misalkan f(x) = x·sin(3x), dengan x dalam radian. Tentukan f′(1).

f(x) = x·sin(3x)x = 1 rad

f′(1) =

4.TurunanSulit

Misalkan f(x) = x³ − 6x² + 9x. Tentukan koordinat x x dari maksimum lokal.

f(x) = x³ − 6x² + 9x

x =

5.OptimasiSedang

Sebuah kotak terbuka (tanpa tutup) beralas persegi harus memuat 4000 cm³. Gunakan bahan sesedikit mungkin, yaitu luas terkecil dari alas ditambah keempat sisinya. Cari sisi alas x.

V = 4000 cm³

x = cm

6.OptimasiSulit

Sebuah perusahaan kecil menjual produknya dengan harga pasar tetap €50 per unit. Biaya produksi q unit adalah C(q) = 1200 + 36q + 0,02q² euro. Cari produksi q yang memaksimumkan laba.

p = €50C = 1200 + 36q + 0,02q²

q = unit

7.IntegralSedang

Hitung I = ∫₁⁵ 2/x dx.

f(x) = 2/x[1, 5]

I =

8.IntegralSulit

Tentukan luas A daerah antara parabola y = 4 − x² dan sumbu x.

y = 4 − x²

A =

9.Persamaan diferensialSedang

Sebuah komponen baja tempa bersuhu 400 °C dibiarkan mendingin di bengkel bersuhu 30 °C. Setelah 34 menit suhunya 125 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Cari konstanta k dalam min⁻¹.

T₀ = 400 °CT_a = 30 °CT(34) = 125 °C

k = min⁻¹

10.Persamaan diferensialSulit

Sebuah tangki berisi 400 L air yang melarutkan 10 kg garam. Air garam dengan 0,2 kg garam per liter mengalir masuk dengan laju 4 L/menit, dan larutan yang tercampur rata mengalir keluar dengan laju yang sama. Berapa banyak garam m di dalam tangki setelah 120 menit?

V = 400 Lm₀ = 10 kgc = 0,2 kg/Lr = 4 L/min

m = kg

11.Barisan & deretSedang

Tepat satu dari keempat deret konvergen. Klik deret itu.

A: Σ 1/k⁴B: Σ 2/kC: Σ (4k + 1)/(k + 2)D: Σ (3/2)ᵏ

1A: Σ 1/k⁴
2B: Σ 2/k
3C: Σ (4k + 1)/(k + 2)
4D: Σ (3/2)ᵏ

12.Barisan & deretSulit

f(x) = sin x dihampiri oleh polinom Maclaurin berderajat 3 pada x = 1,5. Pakai batas galat Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! dengan M = 1 untuk mencari galat terbesar yang mungkin |R₃|.

f(x) = sin xn = 3x = 1,5M = 1

|R₃| =

3Larutan

1.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).

Kalikan dengan bentuk sekawan

f(x) = −2x/(√(4x² − 2x) + 2x)

Bagi dengan x

f(x) = −2/(√(4 + (−2)/x) + 2)

Biarkan x → ∞

L = −2/(2 + 2) = −0,5

Jawaban

L = −0,5

2.Limit

Jawaban: L = 0,5

Penerapan pertama

(−1·e^−x + 1)/(2x) → 0/0

Penerapan kedua

1·e^−x/2

Substitusikan x = 0

L = 1·1/2 = 0,5

Jawaban

L = 0,5

3.Turunan

Jawaban: f′(1) = −2,829

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 dan rantai

f′(x) = sin(3x) + 3x·cos(3x)

Substitusikan

f′(1) = 0,1411 + 3·(−0,99) = −2,829

Jawaban

f′(1) = −2,829

4.Turunan

Jawaban: x = 1

Turunan

f′(x) = 3x² − 12x + 9 = 3·(x² − 4x + 3)

Selesaikan f′(x) = 0

x = 1 atau x = 3

Mana yang mana

f″(x) = 6x − 12: negatif di maksimum, positif di minimum.

f″(1) = −6, f″(3) = 6

x = 1

Jawaban

x = 1

5.Optimasi

Jawaban: x = 20 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 x

S(x) = x² + 16000/x

Samakan turunan dengan nol

S″(x) = 2 + 32000/x³ > 0, sehingga ini minimum.

x³ = 8000 → x = 20 cm

Tinggi dan luas

h = 4000/20² = 10 cm

S = 20² + 16000/20 = 1200 cm²

Jawaban

x = 20 cm

Kotak terbuka terbaik tingginya setengah dari lebarnya.

6.Optimasi

Jawaban: q = 350 unit

Fungsi laba

P(q) = 50q − (1200 + 36q + 0,02q²) = −0,02q² + 14q − 1200

Samakan turunan dengan nol

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

14 − 0,04q = 0 → q = 350

Laba maksimum

P = 14·350 − 0,02·350² − 1200 = €1250

Jawaban

q = 350

7.Integral

Jawaban: I = 3,219

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.

Antiturunan

F(x) = 2·ln x

Substitusikan batasnya

I = 2·(ln 5 − ln 1) = 2·ln 5 = 3,219

Jawaban

I = 3,219

8.Integral

Jawaban: A = 10,67

Pembuat nol

4 − x² = 0 → x = ±2

Integralkan

A = [4x − x³/3]₋₂² = 5,333 − (−5,333) = 10,67

Jawaban

A = 10,67

9.Persamaan diferensial

Jawaban: k = 0,03999 min⁻¹

Persamaan diferensial orde satu: dy/dt = k·y memiliki penyelesaian y = y₀·e^kt (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.

Rasio selisih suhu

e^−34k = 95/370

Selesaikan untuk k

k = ln(370/95)/34 = 0,03999 min⁻¹

Jawaban

k = 0,03999 min⁻¹

10.Persamaan diferensial

Jawaban: m = 58,92 kg

Susun persamaannya

dm/dt = 4·0,2 − (4/400)·m = 0,8 − 0,01·m

Selesaikan

Faktor integrasinya e^rt/V; penyelesaiannya mendekati kesetimbangan c·V.

m(t) = 80 + (−70)·e^−t/100

Substitusikan t

m(120) = 80 + (−70)·0,3012 = 58,92 kg

Jawaban

m = 58,92 kg

11.Barisan & deret

Jawaban: A: Σ 1/k⁴

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 |a_k+1/a_k|; uji akar: L = lim |a_k|^1/k. L < 1 konvergen, L > 1 divergen, L = 1 tidak menentukan apa pun. Deret pangkat Σc_k(x − x₀)ᵏ konvergen untuk |x − x₀| < R dengan R = lim |c_k/c_k+1|; deret selang-seling dengan suku-suku yang menurun menuju 0 konvergen.

Uji setiap deret

A: Σ 1/k⁴ → Deret-p dengan p = 4 > 1: konvergen.

B: Σ 2/k → Kelipatan deret harmonik (p = 1): divergen.

C: Σ (4k + 1)/(k + 2) → Suku-sukunya menuju 4, bukan 0: divergen menurut uji suku ke-n.

D: Σ (3/2)ᵏ → Geometri dengan r = 3/2 > 1: suku-sukunya membesar, jadi divergen.

Jawabannya

A: Σ 1/k⁴

Jawaban

A: Σ 1/k⁴

12.Barisan & deret

Jawaban: |R₃| = 0,2109

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.

Batas turunan

M = 1

Batas Lagrange

|R₃| ≤ 1·1,5⁴/4! = 0,2109

Jawaban

|R₃| = 0,2109

Galat sebenarnya lebih kecil: |f(1,5) − P₃(1,5)| = 0,05999.

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