Kalkulus 1: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 8 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).

2Soal latihan

1.LimitSedang
xyy = L

Cari limit L = limx→∞ (−x3 + 4x − 5)/(4x3 + 3x + 5).

f(x) = (−x3 + 4x − 5)/(4x3 + 3x + 5)x → ∞
L =
2.LimitSulit
xyx = 0

Cari limit L = limx→0 (e1,5x − 1 − 1,5x)/x².

f(x) = (e1,5x − 1 − 1,5x)/x²x → 0
L =
3.TurunanSedang
xyx = 1

Misalkan f(x) = (2x + 3)5. Tentukan f′(1).

f(x) = (2x + 3)5x = 1
f′(1) =
4.TurunanSulit
xy

Misalkan f(x) = x3 − 15x2 + 63x − 5. Tentukan koordinat x x dari maksimum lokal.

f(x) = x3 − 15x2 + 63x − 5
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 sisi alas x.

V = 32000 cm³
x = cm
6.OptimasiSulit
qP(q)maksimum

Sebuah perusahaan kecil menjual produknya dengan harga pasar tetap €55 per unit. Biaya produksi q unit adalah C(q) = 8200 + 22q + 0,02q² euro. Cari produksi q yang memaksimumkan laba.

p = €55C = 8200 + 22q + 0,02q²
q = unit
7.IntegralSedang
xy2y = √(2x)

Daerah di bawah y = √(2x) dari x = 0 sampai x = 2 diputar mengelilingi sumbu x. Cari volume V benda padat itu (sebuah paraboloid).

y = √(2x)0 ≤ x ≤ 2
V =
8.IntegralSulit
xy1,667y = 5xy = 3x²

Daerah di antara garis y = 5x dan parabola y = 3x² diputar mengelilingi sumbu x. Cari volume V benda padat itu.

y = 5xy = 3x²
V =

3Larutan

1.Limit

Jawaban: L = −0,25

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).

Bagi dengan pangkat tertinggi

(−1 + 4/x2 + (−5)/x3)/(4 + 3/x2 + 5/x3)

Biarkan x → ∞

L = −1/4 = −0,25

Jawaban

L = −0,25

Untuk derajat yang sama, limitnya adalah rasio koefisien utama.

2.Limit

Jawaban: L = 1,125

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

(1,5·e1,5x − 1,5)/(2x) → 0/0

Penerapan kedua

2,25·e1,5x/2

Substitusikan x = 0

L = 2,25·1/2 = 1,125

Jawaban

L = 1,125
3.Turunan

Jawaban: f′(1) = 6250

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 rantai

f′(x) = 5·(2x + 3)4·2

Substitusikan

f′(1) = 5·54·2 = 6250

Jawaban

f′(1) = 6250
4.Turunan

Jawaban: x = 3

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 − 30x + 63 = 3·(x2 − 10x + 21)

Selesaikan f′(x) = 0

x = 3 atau x = 7

Mana yang mana

f″(x) = 6x − 30: negatif di maksimum, positif di minimum.

f″(3) = −12, f″(7) = 12
x = 3

Jawaban

x = 3
5.Optimasi

Jawaban: x = 40 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 + 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

x = 40 cm

Kotak terbuka terbaik tingginya setengah dari lebarnya.

6.Optimasi

Jawaban: q = 825 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) = 55q − (8200 + 22q + 0,02q²) = −0,02q2 + 33q − 8200

Samakan turunan dengan nol

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

33 − 0,04q = 0 → q = 825

Laba maksimum

P = 33·825 − 0,02·825² − 8200 = €5413

Jawaban

q = 825
7.Integral

Jawaban: V = 12,57

Volume benda putar: memutar daerah di bawah y = f(x) dari x = a sampai x = b mengelilingi sumbu x menghasilkan benda padat yang penampangnya di x berupa cakram berjari-jari f(x). Menjumlahkan cakram-cakram itu memberi V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Bila daerah terletak di antara kurva luar R(x) dan kurva dalam r(x), setiap irisan berupa cincin (washer): V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kuadratkan jari-jari sebelum Anda menguranginya.

Metode cakram

V = π∫₀2 2x dx

Integralkan

V = π·2·2²/2 = 12,57

Jawaban

V = 12,57
8.Integral

Jawaban: V = 48,48

Volume benda putar: memutar daerah di bawah y = f(x) dari x = a sampai x = b mengelilingi sumbu x menghasilkan benda padat yang penampangnya di x berupa cakram berjari-jari f(x). Menjumlahkan cakram-cakram itu memberi V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Bila daerah terletak di antara kurva luar R(x) dan kurva dalam r(x), setiap irisan berupa cincin (washer): V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kuadratkan jari-jari sebelum Anda menguranginya.

Titik potong

5x = 3x² → x = 0, x = 1,667

Metode cincin (washer)

V = π∫₀1,667 ((5x)² − (3x²)²) dx

Integralkan

V = π(25·1,667³/3 − 9·1,667⁵/5) = π·15,43 = 48,48

Jawaban

V = 48,48

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1