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/2 x·cos x dx (x dalam radian).
∫₀π/2 x·cos x dx
I =
2.IntegralSulit
Tentukan luas A daerah antara parabola y = 1 − x² dan sumbu x.
y = 1 − x²
A =
3.Barisan & deretSedang
Tepat satu dari keempat deret divergen. Klik deret itu.
A: Σ (−1)ᵏ/kB: Σ k²/3ᵏC: Σ 1/k⁴D: Σ 1/(2k + 3)
1A: Σ (−1)ᵏ/k
2B: Σ k²/3ᵏ
3C: Σ 1/k⁴
4D: Σ 1/(2k + 3)
4.Barisan & deretSulit
Pakai polinom Maclaurin berderajat 3 dari f(x) = 1/(1 − 2x) untuk menghampiri f(0,2). Berikan P₃(0,2).
f(x) = 1/(1 − 2x)n = 3x = 0,2
P₃(0.2) =
5.Kalkulus multivariabelSedang
z = 2 sin(x − y) dengan x = 3t + 1 dan y = 2t² − 2. Pakai aturan rantai untuk mencari dz/dt pada t = 2.
z = 2 sin(x − y)x = 3t + 1y = 2t² − 2t = 2
dz/dt =
6.Kalkulus multivariabelSulit
f(x, y) = −x³ + 12x − y² + 6y memiliki titik kritis di (−2, 3). Hitung diskriminan D = fxxfyy − fxy² di sana.
f(x, y) = −x³ + 12x − y² + 6yP = (−2, 3)
D =
7.Persamaan diferensialSedang
Selesaikan y″ + 7y′ + 10y = 0 dengan y(0) = 5 dan y′(0) = 6. Cari y(2).
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = 5y′(0) = 6
y(2) =
8.Persamaan diferensialSulit
Sebuah sistem memenuhi y″ + 4y′ + 29y = 29 untuk t ≥ 0, dimulai dari keadaan diam: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari y(0,75); sudut dalam radian.
y″ + 4y′ + 29y = 29y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: I = 0,5708
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 = cos x dx, v = sin x
Antiturunan
∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x
Limit
(π/2·sin π/2 + cos π/2) − (0 + 1) = 0,5708
Jawaban
I = 0,5708
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: D: Σ 1/(2k + 3)
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 k²/3ᵏ → Uji rasio: L = 1/3 < 1, konvergen.
C: Σ 1/k⁴ → Deret-p dengan p = 4 > 1: konvergen.
D: Σ 1/(2k + 3) → Berperilaku seperti 1/(2k) untuk k besar; dibandingkan dengan deret harmonik, divergen.
Jawabannya
D: Σ 1/(2k + 3)
Jawaban
D: Σ 1/(2k + 3)
4.Barisan & deret
Jawaban: P₃(0.2) = 1,624
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) = 1 + 2x + 4x² + 8x³
Substitusikan
P₃(0,2) = 1 + 0,4 + 0,16 + 0,064 = 1,624
Jawaban
P₃(0,2) = 1,624
Nilai eksaknya f(0,2) = 1,666667; galat 0,0426667 mengecil jika Anda mengambil lebih banyak suku atau titik yang lebih dekat ke 0.
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: dz/dt = −5,403
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) = 7, y(2) = 6
dx/dt = 3, dy/dt = 4t = 8
Turunan parsial
fx = 2 cos(x − y) = 1,081
fy = −2 cos(x − y) = −1,081
Aturan rantai
dz/dt = 1,081·3 + (−1,081)·8 = −5,403
Jawaban
dz/dt = −5,403
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: D = −24
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 = 12, fyy = −2, fxy = 0
Diskriminan
D = 12·(−2) − 0² = −24
→ titik pelana
Jawaban
D = −24
7.Persamaan diferensial
Jawaban: y(2) = 0,189
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.
Akar karakteristik
(r + 2)(r + 5) = 0 → r = −2, −5
Konstanta dari nilai awal
A + B = 5, −2A − 5B = 6
A = 10,33, B = −5,333
Hitung nilainya
y(2) = 10,33·e−4 + (−5,333)·e−10 = 0,189
Jawaban
y(2) = 0,189
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.75) = 1,234
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.