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 = ∫₁4 x·ln x dx.
∫₁4 x ln 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 konvergen. Klik deret itu.
A: Σ (−1)ᵏ/kB: Σ (1 + 1/k)ᵏC: Σ (3/2)ᵏD: Σ 1/√k
1A: Σ (−1)ᵏ/k
2B: Σ (1 + 1/k)ᵏ
3C: Σ (3/2)ᵏ
4D: Σ 1/√k
4.Barisan & deretSulit
Carilah koefisien c₃ dari (x − 3)³ dalam deret Taylor f(x) = ln x di sekitar a = 3.
f(x) = ln xa = 3k = 3
c₃ =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Untuk f(x, y) = sin(−3x + y), carilah turunan berarah Duf di (1, 0,5) ke arah v = (2, 4).
f(x, y) = sin(−3x + y)P = (1, 0,5)v = (2, 4)
Duf =
6.Kalkulus multivariabelSulit
Carilah titik kritis f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 16xy, klasifikasikan, dan berikan nilai fmin dari f pada minimum lokalnya.
f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 16xy
fmin =
7.Persamaan diferensialSedang
Sebuah komponen baja tempa bersuhu 500 °C dibiarkan mendingin di bengkel bersuhu 22 °C. Setelah 52 menit suhunya 191 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Cari konstanta k dalam min⁻¹.
T0 = 500 °CTa = 22 °CT(52) = 191 °C
k = min⁻¹
8.Persamaan diferensialSulit
Sebuah sistem memenuhi y″ + 3y′ + 18,25y = 182,5 untuk t ≥ 0, dimulai dari keadaan diam: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari y(0,75); sudut dalam radian.
y″ + 3y′ + 18,25y = 182,5y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: I = 7,34
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 = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Antiturunan
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Limit
(8·ln 4 − 4) − (0 − 0,25) = 7,34
Jawaban
I = 7,34
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: A: Σ (−1)ᵏ/k
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 (−1)ᵏ/k → Selang-seling, dengan 1/k menurun menuju 0: konvergen (bersyarat).
B: Σ (1 + 1/k)ᵏ → Suku-sukunya menuju e, bukan 0: divergen menurut uji suku ke-n.
C: Σ (3/2)ᵏ → Geometri dengan r = 3/2 > 1: suku-sukunya membesar, jadi divergen.
D: Σ 1/√k → Deret-p dengan p = 1/2 ≤ 1: divergen.
Jawabannya
A: Σ (−1)ᵏ/k
Jawaban
A: Σ (−1)ᵏ/k
4.Barisan & deret
Jawaban: c₃ = 0,01235
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⁽³⁾
f⁽³⁾(x) = 2/x³
Koefisien
c₃ = f⁽³⁾(3)/3! = 2/(3³·6) = 0,01235
c₃ = 0,01235
Jawaban
c₃ = 0,01235
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: Duf = 0,3583
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.
Gradien di titik itu
fx = −3 cos(−3x + y) → fx(1, 0,5) = 2,403
fy = 1 cos(−3x + y) → fy(1, 0,5) = −0,8011
Vektor satuan
|v| = √(2² + 4²) = 4,472
u = (0,4472, 0,8944)
Hasil kali titik
Duf = 2,403·0,4472 + (−0,8011)·0,8944 = 0,3583
Jawaban
Duf = 0,3583
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: fmin = −32
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 = 4x³ − 16y = 0
fy = 4y³ − 16x = 0
(0, 0), (2, 2), (−2, −2)
Uji turunan kedua
(0, 0): fxx = 0, fyy = 0, fxy = −16, D = −256 → titik pelana
(2, 2): fxx = 48, fyy = 48, fxy = −16, D = 2048 → minimum lokal
(−2, −2): fxx = 48, fyy = 48, fxy = −16, D = 2048 → minimum lokal
Nilai pada ekstremum
f(2, 2) = −32
Jawaban
fmin = −32
7.Persamaan diferensial
Jawaban: k = 0,01999 min⁻¹
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.
Rasio selisih suhu
e−52k = 169/478
Selesaikan untuk k
k = ln(478/169)/52 = 0,01999 min⁻¹
Jawaban
k = 0,01999 min⁻¹
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.75) = 13,04
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.