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→∞ (1 + 0,5/x)x. Berikan nilai desimal.

f(x) = (1 + 0,5/x)xx → ∞
L =
2.LimitSulit
xyx = 0

Cari limit L = limx→0 (e0,5x − 1 − 0,5x)/x².

f(x) = (e0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0
L =
3.TurunanSedang
xyx = 1

Misalkan f(x) = x·sin(2x), dengan x dalam radian. Tentukan f′(1).

f(x) = x·sin(2x)x = 1 rad
f′(1) =
4.TurunanSulit
xy

Misalkan f(x) = x3 − 1,5x2 − 6x + 6. Tentukan koordinat x x dari maksimum lokal.

f(x) = x3 − 1,5x2 − 6x + 6
x =
5.OptimasiSedang
xhxtanpa tutup

Sebuah kotak terbuka (tanpa tutup) beralas persegi harus memuat 32000 cm³. Gunakan bahan sesedikit mungkin, yaitu luas terkecil dari alas ditambah keempat sisinya. Cari luas permukaan minimum S.

V = 32000 cm³
S = cm²
6.OptimasiSulit
qP(q)maksimum

Sebuah perusahaan menjual q unit per minggu. Harga jualnya adalah p = 160 − 0,1q euro per unit, dan biayanya C(q) = 9000 + 75q euro. Cari laba mingguan maksimum P.

p = 160 − 0,1qC = 9000 + 75q
P = €
7.IntegralSedang
xyπy = x·sin x

Hitung I = ∫₀π x·sin x dx (x dalam radian).

∫₀π x·sin x dx
I =
8.IntegralSulit
xy−33

Tentukan luas A daerah antara parabola y = 9 − x² dan sumbu x.

y = 9 − x²
A =
9.Persamaan diferensialSedang
tyy(0) = 5y(1) = ?

Selesaikan y″ + 2y′ + y = 0 dengan y(0) = 5 dan y′(0) = -1. Cari y(1).

y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 5y′(0) = -1
y(1) =
10.Persamaan diferensialSulit
xy12(1, 0)y(2) = ?

Selesaikan masalah nilai awal y′ + 3y/x = 5x untuk x > 0, dengan y(1) = 0. Cari y(2).

y′ + 3y/x = 5xy(1) = 0
y(2) =
11.Barisan & deretSedang
kSn​12345678910S = ?

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

ak = 3/(k(k + 3))
S =
12.Barisan & deretSulit
xyfP₄1

Pakai polinom Maclaurin berderajat 4 dari f(x) = e3x untuk menghampiri f(1). Berikan P₄(1).

f(x) = e3xn = 4x = 1
P₄(1) =

3Larutan

1.Limit

Jawaban: L = 1,649

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).

Ambil logaritmanya

ln L = limx→∞ x·ln(1 + 0,5/x)

Hitung nilainya

ln(1 + u)/u → 1 saat u → 0, sehingga x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 1·0,5 = 0,5

Batalkan logaritmanya

L = e0,5 = 1,649

Jawaban

L = 1,649
2.Limit

Jawaban: L = 0,125

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

(0,5·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0

Penerapan kedua

0,25·e0,5x/2

Substitusikan x = 0

L = 0,25·1/2 = 0,125

Jawaban

L = 0,125
3.Turunan

Jawaban: f′(1) = 0,077

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(2x) + 2x·cos(2x)

Substitusikan

f′(1) = 0,9093 + 2·(−0,4161) = 0,077

Jawaban

f′(1) = 0,077
4.Turunan

Jawaban: x = −1

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.

Turunan

f′(x) = 3x2 − 3x − 6 = 3·(x2 − x − 2)

Selesaikan f′(x) = 0

x = −1 atau x = 2

Mana yang mana

f″(x) = 6x − 3: negatif di maksimum, positif di minimum.

f″(−1) = −9, f″(2) = 9
x = −1

Jawaban

x = −1
5.Optimasi

Jawaban: S = 4800 cm²

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 + 128000/x

Samakan turunan dengan nol

S″(x) = 2 + 256000/x³ > 0, sehingga ini minimum.

x³ = 64000 → x = 40 cm

Tinggi dan luas

h = 32000/40² = 20 cm
S = 40² + 128000/40 = 4800 cm²

Jawaban

S = 4800 cm²

Kotak terbuka terbaik tingginya setengah dari lebarnya.

6.Optimasi

Jawaban: P = 9063 €

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) = (160 − 0,1q)·q − (9000 + 75q) = −0,1q2 + 85q − 9000

Samakan turunan dengan nol

P″(q) = −0,2 < 0, sehingga ini maksimum.

q = 85/0,2 = 425

Harga dan laba

p = 160 − 0,1·425 = €117,5
P = 85·425 − 0,1·425² − 9000 = €9063

Jawaban

P = €9063
7.Integral

Jawaban: I = 3,142

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 = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x

Antiturunan

∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x

Limit

(−π·cos π + sin π) − (0 + 0) = 3,142

Jawaban

I = 3,142
8.Integral

Jawaban: A = 36

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.

Pembuat nol

9 − x² = 0 → x = ±3

Integralkan

A = [9x − x³/3]−33 = 18 − (−18) = 36

Jawaban

A = 36
9.Persamaan diferensial

Jawaban: y(1) = 3,311

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 ganda

(r + 1)² = 0 → r = −1

Konstanta

A = y(0) = 5
y′(0) = B − 1A → B = -1 + 5 = 4

Hitung nilainya

y(1) = (5 + 4·1)·e−1 = 3,311

Jawaban

y(1) = 3,311
10.Persamaan diferensial

Jawaban: y(2) = 3,875

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.

Faktor integrasi

μ = e∫3/x dx = x3

Integralkan

(x3y)′ = 5x4 → x3y = 5x5/5 + C

Kondisi awal

0 = 5/5 + C → C = −1

Hitung nilainya

y(2) = (5·25/5 + (−1))/23 = 3,875

Jawaban

y(2) = 3,875
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: P₄(1) = 16,38

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

P₄(x) = 1 + 3x + 4,5x² + 4,5x³ + 3,375x⁴

Substitusikan

P₄(1) = 1 + 3 + 4,5 + 4,5 + 3,375 = 16,38

Jawaban

P₄(1) = 16,38

Nilai eksaknya f(1) = 20,085537; galat 3,710537 mengecil jika Anda mengambil lebih banyak suku atau titik yang lebih dekat ke 0.

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