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)!.
Kalkulus multivariabel
Turunan parsial
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Gradien
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Turunan berarah
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Bidang singgung
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Aturan rantai
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
Uji turunan kedua
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Integral lipat dua
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
Koordinat kutub
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ
Metode
Untuk turunan parsial, anggap variabel lain sebagai konstanta dan pakai aturan satu variabel.
Untuk soal gradien hitung ∇f = (fx, fy) di titik itu; pakai |∇f| untuk kemiringan tercuram dan ∇f·u dengan vektor satuan u untuk turunan berarah.
Untuk ekstremum selesaikan fx = 0 dan fy = 0 bersama-sama, lalu klasifikasikan setiap titik dengan D = fxx·fyy − fxy².
Untuk integral lipat dua gambar daerahnya, pilih urutannya (atau koordinat kutub untuk cakram) agar batas dalam adalah kurva pembatas, dan integralkan bagian dalam lebih dulu.
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
2Soal latihan
1.IntegralSedang
Hitung I = ∫02 e−x dx.
f(x) = e−x[0, 2]
I =
2.IntegralSulit
Tentukan luas A daerah antara parabola y = 1 − x² dan sumbu x.
y = 1 − x²
A =
3.Barisan & deretSedang
Deret pangkat Σk=1∞ k!·(x − 2)ᵏ/kᵏ konvergen pada suatu interval di sekitar x₀ = 2. Carilah ujung kanan x interval itu.
Σ k!·(x − 2)ᵏ/kᵏx₀ = 2
x =
4.Barisan & deretSulit
Pakai polinom Maclaurin berderajat 3 dari f(x) = ln(1 + x) untuk menghampiri f(0,5). Berikan P₃(0,5).
f(x) = ln(1 + x)n = 3x = 0,5
P₃(0.5) =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Untuk f(x, y) = −y·e3xy, carilah laju perubahan maksimum f di titik (0,5, 1), yaitu |∇f|.
f(x, y) = −y·e3xyP = (0,5, 1)
|∇f| =
6.Kalkulus multivariabelSulit
Hitunglah I = ∬R y dA, dengan R adalah daerah di antara parabola y = x² dan garis y = x.
y = x²y = xf = y
I =
7.Persamaan diferensialSedang
Secangkir kopi bersuhu 94 °C dibiarkan di ruangan bersuhu 18 °C. Setelah 17 menit suhunya 64 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama setelah awal, t, yang diperlukan untuk mencapai 41 °C?
T0 = 94 °CTa = 18 °CT(17) = 64 °CT = 41 °C
t = min
8.Persamaan diferensialSulit
Sebuah sistem memenuhi y″ + 2y′ + 26y = 130 untuk t ≥ 0, dimulai dari keadaan diam: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari y(0,75); sudut dalam radian.
y″ + 2y′ + 26y = 130y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: I = 0,8647
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) = e−x/(−1)
Substitusikan batasnya
I = (e−2 − 1)/(−1) = (0,1353 − 1)/(−1) = 0,8647
Jawaban
I = 0,8647
2.Integral
Jawaban: A = 1,333
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
1 − x² = 0 → x = ±1
Integralkan
A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333
Jawaban
A = 1,333
3.Barisan & deret
Jawaban: x = 4,718
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.
Koefisien
ck/ck+1 = (1 + 1/k)ᵏ → e
Jari-jari
R = 2,718
Selang
−0,7183 < x < 4,718
x = 4,718
Jawaban
x = 4,718
Uji rasio tidak mengatakan apa pun di kedua titik ujung; keduanya harus diperiksa secara terpisah.
4.Barisan & deret
Jawaban: P₃(0.5) = 0,4167
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
P₃(x) = x − 0,5x² + 0,3333x³
Substitusikan
P₃(0,5) = 0,5 − 0,125 + 0,0416667 = 0,4167
Jawaban
P₃(0,5) = 0,4167
Nilai eksaknya f(0,5) = 0,405465; galat −0,0112016 mengecil jika Anda mengambil lebih banyak suku atau titik yang lebih dekat ke 0.
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: |∇f| = 17,5
Gradien: ∇f = (fx, fy) menunjuk ke arah kenaikan tercuram, dan |∇f| adalah laju perubahan terbesar. Turunan berarah sepanjang arah v adalah Duf = ∇f·u dengan vektor satuan u = v/|v|. Bidang singgung di (a, b) adalah z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b); bidang ini memberi hampiran linear f di dekat titik itu. Aturan rantai: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.
Turunan parsial
fx = −3y²e3xy → fx(0,5, 1) = −13,45
fy = −e3xy(1 + 3xy) → fy(0,5, 1) = −11,2
Panjang gradien
|∇f| = √((−13,45)² + (−11,2)²) = 17,5
Jawaban
|∇f| = 17,5
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: I = 0,06667
Titik kritis dan integral lipat dua: titik kritis memiliki fx = fy = 0. Uji turunan kedua dengan D = fxxfyy − fxy²: D > 0 dan fxx > 0 adalah minimum lokal, D > 0 dan fxx < 0 maksimum lokal, D < 0 titik pelana, dan D = 0 tidak menentukan apa pun. Untuk integral lipat dua pada daerah umum, jadikan batas dalam sebagai kurva yang membatasi daerah; untuk cakram dan juring pakai koordinat kutub, x = r cos θ, y = r sin θ dan dA = r dr dθ (jangan lupa faktor r).
Titik potong
x² = x → x = 0, x = 1
Integral dalam
∫x²x y dy = [y²/2] = (x² − x⁴)/2
Integral luar
I = ∫01 (x² − x⁴)/2 dx = 0,06667
Jawaban
I = 0,06667
7.Persamaan diferensial
Jawaban: t = 40,47 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.
Konstanta pendinginan
k = ln(76/46)/17 = 0,02953 min⁻¹
Waktu untuk mencapai target
t = ln(76/23)/0,02953 = 40,47 min
Jawaban
t = 40,47 min
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.75) = 7,208
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.