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 = ∫28 1/x dx.
f(x) = 1/x[2, 8]
I =
2.IntegralSulit
Tentukan luas A daerah antara parabola y = 4 − x² dan sumbu x.
y = 4 − x²
A =
3.Barisan & deretSedang
Tepat satu dari keempat deret divergen. Klik deret itu.
A: Σ (1/3)ᵏB: Σ (5/4)ᵏC: Σ 1/k³D: Σ (−1)ᵏ/√k
1A: Σ (1/3)ᵏ
2B: Σ (5/4)ᵏ
3C: Σ 1/k³
4D: Σ (−1)ᵏ/√k
4.Barisan & deretSulit
Pakai polinom Maclaurin berderajat 4 dari f(x) = eˣ untuk menghampiri f(2,5). Berikan P₄(2,5).
f(x) = eˣn = 4x = 2,5
P₄(2.5) =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Bidang singgung z = −4x²y² + 2x² + y² + 2xy di titik tempat (x, y) = (−1, 3) dapat ditulis sebagai z = px + qy + c. Carilah c.
f(x, y) = −4x²y² + 2x² + y² + 2xy(a, b) = (−1, 3)
c =
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
Secangkir kopi bersuhu 84 °C dibiarkan di ruangan bersuhu 24 °C. Setelah 9 menit suhunya 53 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama setelah awal, t, yang diperlukan untuk mencapai 62 °C?
T0 = 84 °CTa = 24 °CT(9) = 53 °CT = 62 °C
t = min
8.Persamaan diferensialSulit
Selesaikan y″ + 3y′ + 6,25y = 0 dengan y(0) = 3 dan y′(0) = 0 (dilepas dari keadaan diam). Cari y(0,75); sudut dalam radian.
y″ + 3y′ + 6,25y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(0.75) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: I = 1,386
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) = ln x
Substitusikan batasnya
I = (ln 8 − ln 2) = ln 4 = 1,386
Jawaban
I = 1,386
2.Integral
Jawaban: A = 10,67
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
4 − x² = 0 → x = ±2
Integralkan
A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67
Jawaban
A = 10,67
3.Barisan & deret
Jawaban: B: Σ (5/4)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 (1/3)ᵏ → Geometri dengan r = 1/3, |r| < 1: konvergen.
B: Σ (5/4)ᵏ → Geometri dengan r = 5/4 > 1: suku-sukunya membesar, jadi divergen.
C: Σ 1/k³ → Deret-p dengan p = 3 > 1: konvergen.
D: Σ (−1)ᵏ/√k → Selang-seling, dengan 1/√k menurun menuju 0: konvergen (bersyarat).
Jawabannya
B: Σ (5/4)ᵏ
Jawaban
B: Σ (5/4)ᵏ
4.Barisan & deret
Jawaban: P₄(2.5) = 10,86
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.
Nilai eksaknya f(2,5) = 12,182494; galat 1,325723 mengecil jika Anda mengambil lebih banyak suku atau titik yang lebih dekat ke 0.
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: c = 103
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.
Nilai dan kemiringan di titik itu
f(−1, 3) = −31
fx = −8xy² + 4x + 2y → fx(−1, 3) = 74
fy = −8x²y + 2y + 2x → fy(−1, 3) = −20
Bidang singgung
z = −31 + 74(x + 1) − 20(y − 3)
z = 74x − 20y + 103
Suku konstanta
c = 103
Jawaban
c = 103
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 = 5,654 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(60/29)/9 = 0,08078 min⁻¹
Waktu untuk mencapai target
t = ln(60/38)/0,08078 = 5,654 min
Jawaban
t = 5,654 min
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(0.75) = 0,7975
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.