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
Daerah di bawah y = 3x dari x = 0 sampai x = 4 diputar mengelilingi sumbu x. Cari volume V benda padat itu (sebuah kerucut).
y = 3x0 ≤ x ≤ 4
V =
2.IntegralSulit
Tentukan luas A daerah antara parabola y = 9 − x² dan sumbu x.
y = 9 − x²
A =
3.Barisan & deretSedang
Terapkan uji akar pada Σk=1∞ ((1k + 2)/(4k + 3))ᵏ. Carilah L = lim |ak|1/k.
ak = ((1k + 2)/(4k + 3))ᵏ
L =
4.Barisan & deretSulit
Carilah koefisien c₂ dari (x − 3)² dalam deret Taylor f(x) = ln x di sekitar a = 3.
f(x) = ln xa = 3k = 2
c₂ =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Untuk f(x, y) = 3 ln(x² + y²), carilah arah kenaikan tercuram di (1, 2) sebagai sudut θ dari sumbu-x positif, dalam derajat di antara −180° dan 180°.
f(x, y) = 3 ln(x² + y²)P = (1, 2)
θ = °
6.Kalkulus multivariabelSulit
f(x, y) = −x³ + 27x − y² − 6y memiliki titik kritis di (−3, −3). Hitung diskriminan D = fxxfyy − fxy² di sana.
f(x, y) = −x³ + 27x − y² − 6yP = (−3, −3)
D =
7.Persamaan diferensialSedang
Sebuah komponen baja tempa bersuhu 400 °C dibiarkan mendingin di bengkel bersuhu 22 °C. Setelah 60 menit suhunya 229 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama setelah awal, t, yang diperlukan untuk mencapai 297 °C?
T0 = 400 °CTa = 22 °CT(60) = 229 °CT = 297 °C
t = min
8.Persamaan diferensialSulit
Selesaikan y″ + y′ + 4,25y = 0 dengan y(0) = 3 dan y′(0) = 0 (dilepas dari keadaan diam). Cari y(0,5); sudut dalam radian.
y″ + y′ + 4,25y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(0.5) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: V = 603,2
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∫₀4 9x² dx
Integralkan
V = π·9·4³/3 = 603,2
Jawaban
V = 603,2
Periksa: kerucut berjari-jari 12 dan tinggi 4 memiliki (1/3)πr²h = 603,2.
2.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
3.Barisan & deret
Jawaban: L = 0,25
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.
Akar suku-suku
|ak|1/k = (1k + 2)/(4k + 3) → 1/4
Kesimpulan
L = 0,25 < 1
Jawaban
L = 0,25
L < 1, jadi deret konvergen.
4.Barisan & deret
Jawaban: c₂ = −0,05556
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.
Turunan f⁽²⁾
f⁽²⁾(x) = −1/x²
Koefisien
c₂ = f⁽²⁾(3)/2! = −1/(3²·2) = −0,05556
c₂ = −0,05556
Jawaban
c₂ = −0,05556
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: θ = 63,43 °
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 = 6x/(x² + y²) → fx(1, 2) = 1,2
fy = 6y/(x² + y²) → fy(1, 2) = 2,4
Arah
θ = atan2(2,4, 1,2) = 63,43°
Jawaban
θ = 63,43°
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: D = −36
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).
Turunan kedua
fxx = 18, fyy = −2, fxy = 0
Diskriminan
D = 18·(−2) − 0² = −36
→ titik pelana
Jawaban
D = −36
7.Persamaan diferensial
Jawaban: t = 31,7 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(378/207)/60 = 0,01004 min⁻¹
Waktu untuk mencapai target
t = ln(378/275)/0,01004 = 31,7 min
Jawaban
t = 31,7 min
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.5) = 1,754
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.