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 = ∫₀π x·sin x dx (x dalam radian).
∫₀π x·sin x dx
I =
2.IntegralSulit
Tentukan luas A daerah yang dibatasi oleh y = 0,5x2 dan y = 2x.
y = 0,5x2y = 2x
A =
3.Barisan & deretSedang
Tepat satu dari keempat deret divergen. Klik deret itu.
A: Σ k²/5ᵏB: Σ (−1)ᵏ/kC: Σ 2ᵏ/k²D: Σ 3/k⁴
1A: Σ k²/5ᵏ
2B: Σ (−1)ᵏ/k
3C: Σ 2ᵏ/k²
4D: Σ 3/k⁴
4.Barisan & deretSulit
f(x) = eˣ dihampiri pada x = 0,5 oleh polinom Maclaurin berderajat n. Dengan batas Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! dan M = 2, carilah derajat terkecil n yang menjamin galat di bawah 1 × 10⁻⁶.
f(x) = eˣx = 0,5M = 2ε = 1 × 10⁻⁶
n =
5.Kalkulus multivariabelSedang
z = ln(x² + y²) dengan x = 2t − 1 dan y = 2t² + 1. Pakai aturan rantai untuk mencari dz/dt pada t = 2.
z = ln(x² + y²)x = 2t − 1y = 2t² + 1t = 2
dz/dt =
6.Kalkulus multivariabelSulit
Titik-titik bertanda adalah titik kritis f(x, y) = x³ + y³ + 6xy. Klik maksimum lokal.
f(x, y) = x³ + y³ + 6xy
1A (0, 0)
2B (−2, −2)
7.Persamaan diferensialSedang
Sekaleng minuman soda bersuhu 5 °C dikeluarkan dari lemari es ke ruangan bersuhu 22 °C. Setelah 15 menit suhunya 18 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama setelah awal, t, yang diperlukan untuk mencapai 13 °C?
T0 = 5 °CTa = 22 °CT(15) = 18 °CT = 13 °C
t = min
8.Persamaan diferensialSulit
Sebuah sistem memenuhi y″ + y′ + 9,25y = 18,5 untuk t ≥ 0, dimulai dari keadaan diam: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari y(0,25); sudut dalam radian.
y″ + y′ + 9,25y = 18,5y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.25) =
3Larutan
1.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
2.Integral
Jawaban: A = 5,333
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.
Titik potong
0,5x2 = 2x → x = 0, x = 4
Integralkan atas dikurangi bawah
A = [x2 − 0,1667x3]04 = 5,333
Jawaban
A = 5,333
3.Barisan & deret
Jawaban: C: Σ 2ᵏ/k²
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.
Uji setiap deret
A: Σ k²/5ᵏ → Uji rasio: L = 1/5 < 1, konvergen.
B: Σ (−1)ᵏ/k → Selang-seling, dengan 1/k menurun menuju 0: konvergen (bersyarat).
C: Σ 2ᵏ/k² → Uji rasio: L = 2 > 1, divergen.
D: Σ 3/k⁴ → Deret-p dengan p = 4 > 1: konvergen.
Jawabannya
C: Σ 2ᵏ/k²
Jawaban
C: Σ 2ᵏ/k²
4.Barisan & deret
Jawaban: n = 7
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 untuk n yang membesar
n = 6: 3,1 × 10⁻⁶ ≥ 1 × 10⁻⁶
n = 7: 1,938 × 10⁻⁷ < 1 × 10⁻⁶
Derajat terkecil
n = 7
Jawaban
n = 7
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: dz/dt = 1,733
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.
Titik dan laju
x(2) = 3, y(2) = 9
dx/dt = 2, dy/dt = 4t = 8
Turunan parsial
fx = 2x/(x² + y²) = 0,06667
fy = 2y/(x² + y²) = 0,2
Aturan rantai
dz/dt = 0,06667·2 + 0,2·8 = 1,733
Jawaban
dz/dt = 1,733
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: B (−2, −2)
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 kritis
Selesaikan fx = 0 dan fy = 0 bersama-sama.
fx = 3x² + 6y = 0
fy = 3y² + 6x = 0
(0, 0), (−2, −2)
Uji turunan kedua
(0, 0): fxx = 0, fyy = 0, fxy = 6, D = −36 → titik pelana
(−2, −2): fxx = −12, fyy = −12, fxy = 6, D = 108 → maksimum lokal
Titiknya
B (−2, −2): maksimum lokal
Jawaban
B (−2, −2)
7.Persamaan diferensial
Jawaban: t = 6,593 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(-17/-4)/15 = 0,09646 min⁻¹
Waktu untuk mencapai target
t = ln(-17/(−9))/0,09646 = 6,593 min
Jawaban
t = 6,593 min
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.25) = 0,5081
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.