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
Daerah di bawah y = 2x dari x = 0 sampai x = 2 diputar mengelilingi sumbu x. Cari volume V benda padat itu (sebuah kerucut).
y = 2x0 ≤ x ≤ 2
V =
2.IntegralSulit
Hitung I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.
∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
3.Barisan & deretSedang
Terapkan uji rasio pada Σk=1∞ (k!)²·1ᵏ/(2k)!. Carilah L = lim |ak+1/ak|.
ak = (k!)²·1ᵏ/(2k)!
L =
4.Barisan & deretSulit
Carilah koefisien c₂ dari (x − 1)² dalam deret Taylor f(x) = √x di sekitar a = 1.
f(x) = √xa = 1k = 2
c₂ =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Pakai bidang singgung f(x, y) = 2 ln(x² + 2y²) di (1, 0,5) untuk menghampiri f(0,8, 0,7). Berikan hampiran linear L.
Carilah titik kritis f(x, y) = −x³ + 3x − y², klasifikasikan, dan berikan nilai fmax dari f pada maksimum lokalnya.
f(x, y) = −x³ + 3x − y²
fmax =
7.Persamaan diferensialSedang
Selesaikan y″ + 4y′ + 4y = 0 dengan y(0) = 2 dan y′(0) = 4. Cari y(2).
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 2y′(0) = 4
y(2) =
8.Persamaan diferensialSulit
Selesaikan y″ + 4y′ + 20y = 0 dengan y(0) = 1 dan y′(0) = 0 (dilepas dari keadaan diam). Cari y(1,5); sudut dalam radian.
y″ + 4y′ + 20y = 0y(0) = 1y′(0) = 0
y(1.5) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: V = 33,51
Volume benda putar: memutar daerah di bawah y = f(x) dari x = a sampai x = b mengelilingi sumbu x menghasilkan benda padat yang penampangnya di x berupa cakram berjari-jari f(x). Menjumlahkan cakram-cakram itu memberi V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Bila daerah terletak di antara kurva luar R(x) dan kurva dalam r(x), setiap irisan berupa cincin (washer): V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kuadratkan jari-jari sebelum Anda menguranginya.
Metode cakram
V = π∫₀2 4x² dx
Integralkan
V = π·4·2³/3 = 33,51
Jawaban
V = 33,51
Periksa: kerucut berjari-jari 4 dan tinggi 2 memiliki (1/3)πr²h = 33,51.
2.Integral
Jawaban: I = 37,59
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
12,18·(3,25) − 1·2 = 37,59
Jawaban
I = 37,59
3.Barisan & deret
Jawaban: L = 0,25
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.
Rasio suku-suku berurutan
|ak+1/ak| = 1·(k + 1)²/((2k + 2)(2k + 1)) → 1/4
Kesimpulan
L = 0,25 < 1
Jawaban
L = 0,25
L < 1, jadi deret konvergen.
4.Barisan & deret
Jawaban: c₂ = −0,125
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⁽²⁾
f⁽²⁾(x) = −0,25·x1/2 − 2
Koefisien
c₂ = −0,25·11/2 − 2/2! = −0,125
c₂ = −0,125
Jawaban
c₂ = −0,125
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: L = 0,8109
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, 0,5) = 0,8109
fx = 4x/(x² + 2y²) → fx(1, 0,5) = 2,667
fy = 8y/(x² + 2y²) → fy(1, 0,5) = 2,667
Bidang singgung
z = 0,8109 + 2,667(x − 1) + 2,667(y − 0,5)
z = 2,667x + 2,667y − 3,189
Hampiran linear
L = 0,8109 + 2,667·(−0,2) + 2,667·0,2 = 0,8109
Jawaban
L = 0,8109
Nilai eksaknya f = 0,964852; bidang itu dekat karena langkahnya kecil.
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: fmax = 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 − 3) = 0
fy = −(2y) = 0
(1, 0), (−1, 0)
Uji turunan kedua
(1, 0): fxx = −6, fyy = −2, fxy = 0, D = 12 → maksimum lokal
(−1, 0): fxx = 6, fyy = −2, fxy = 0, D = −12 → titik pelana
Nilai pada ekstremum
f(1, 0) = 2
Jawaban
fmax = 2
7.Persamaan diferensial
Jawaban: y(2) = 0,3297
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) = 2
y′(0) = B − 2A → B = 4 + 4 = 8
Hitung nilainya
y(2) = (2 + 8·2)·e−4 = 0,3297
Jawaban
y(2) = 0,3297
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(1.5) = 0,04085
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.