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 = ∫03 e−x dx.
f(x) = e−x[0, 3]
I =
2.IntegralSulit
Hitung I = ∫₀1,5 x²·eˣ dx.
∫₀1,5 x²eˣ dx
I =
3.Barisan & deretSedang
Tepat satu dari keempat deret divergen. Klik deret itu.
A: Σ 5/k³B: Σ (1 + 1/k)ᵏC: Σ k³/3ᵏD: Σ (1/2)ᵏ
1A: Σ 5/k³
2B: Σ (1 + 1/k)ᵏ
3C: Σ k³/3ᵏ
4D: Σ (1/2)ᵏ
4.Barisan & deretSulit
f(x) = cos x dihampiri pada x = 1 oleh polinom Maclaurin berderajat n. Dengan batas Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! dan M = 1, carilah derajat terkecil n yang menjamin galat di bawah 1 × 10⁻⁵.
f(x) = cos xx = 1M = 1ε = 1 × 10⁻⁵
n =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Untuk f(x, y) = ln(x² + 2y²), carilah turunan berarah Duf di (0,5, −1) ke arah v = (1, 0).
f(x, y) = ln(x² + 2y²)P = (0,5, −1)v = (1, 0)
Duf =
6.Kalkulus multivariabelSulit
Titik-titik bertanda adalah titik kritis f(x, y) = x³ + y³ + 3xy. Klik maksimum lokal.
f(x, y) = x³ + y³ + 3xy
1A (0, 0)
2B (−1, −1)
7.Persamaan diferensialSedang
Selesaikan y″ + 4y′ + 4y = 0 dengan y(0) = 5 dan y′(0) = 1. Cari y(1,5).
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 5y′(0) = 1
y(1.5) =
8.Persamaan diferensialSulit
Sebuah sistem memenuhi y″ + 2y′ + 10y = 100 untuk t ≥ 0, dimulai dari keadaan diam: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari y(0,25); sudut dalam radian.
y″ + 2y′ + 10y = 100y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.25) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: I = 0,9502
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−3 − 1)/(−1) = (0,04979 − 1)/(−1) = 0,9502
Jawaban
I = 0,9502
2.Integral
Jawaban: I = 3,602
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.
Putaran pertama
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Putaran kedua
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Limit
4,482·(1,25) − 1·2 = 3,602
Jawaban
I = 3,602
3.Barisan & deret
Jawaban: B: Σ (1 + 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 5/k³ → Deret-p dengan p = 3 > 1: konvergen.
B: Σ (1 + 1/k)ᵏ → Suku-sukunya menuju e, bukan 0: divergen menurut uji suku ke-n.
C: Σ k³/3ᵏ → Uji rasio: L = 1/3 < 1, konvergen.
D: Σ (1/2)ᵏ → Geometri dengan r = 1/2, |r| < 1: konvergen.
Jawabannya
B: Σ (1 + 1/k)ᵏ
Jawaban
B: Σ (1 + 1/k)ᵏ
4.Barisan & deret
Jawaban: n = 8
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 = 7: 2,48 × 10⁻⁵ ≥ 1 × 10⁻⁵
n = 8: 2,756 × 10⁻⁶ < 1 × 10⁻⁵
Derajat terkecil
n = 8
Jawaban
n = 8
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: Duf = 0,4444
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 = 2x/(x² + 2y²) → fx(0,5, −1) = 0,4444
fy = 4y/(x² + 2y²) → fy(0,5, −1) = −1,778
Vektor satuan
|v| = √(1² + 0²) = 1
u = (1, 0)
Hasil kali titik
Duf = 0,4444·1 + (−1,778)·0 = 0,4444
Jawaban
Duf = 0,4444
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: B (−1, −1)
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 + 3y = 0
fy = 3y² + 3x = 0
(0, 0), (−1, −1)
Uji turunan kedua
(0, 0): fxx = 0, fyy = 0, fxy = 3, D = −9 → titik pelana
(−1, −1): fxx = −6, fyy = −6, fxy = 3, D = 27 → maksimum lokal
Titiknya
B (−1, −1): maksimum lokal
Jawaban
B (−1, −1)
7.Persamaan diferensial
Jawaban: y(1.5) = 1,07
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 ganda
(r + 2)² = 0 → r = −2
Konstanta
A = y(0) = 5
y′(0) = B − 2A → B = 1 + 10 = 11
Hitung nilainya
y(1,5) = (5 + 11·1,5)·e−3 = 1,07
Jawaban
y(1,5) = 1,07
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.25) = 2,532
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.