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 = ∫26 5/x dx.
f(x) = 5/x[2, 6]
I =
2.IntegralSulit
Hitung I = ∫₀1 x²·eˣ dx.
∫₀1 x²eˣ dx
I =
3.Barisan & deretSedang
Tepat satu dari keempat deret divergen. Klik deret itu.
A: Σ 2/k³B: Σ (3/5)ᵏC: Σ ln k / kD: Σ 5ᵏ/k!
1A: Σ 2/k³
2B: Σ (3/5)ᵏ
3C: Σ ln k / k
4D: Σ 5ᵏ/k!
4.Barisan & deretSulit
Kenali deretnya dan carilah jumlahnya: S = Σk=0∞ (−1)ᵏ·0,82k+1/(2k + 1)!.
ak = (−1)ᵏ·0,82k+1/(2k + 1)!
S =
5.Kalkulus multivariabelSedang
Untuk f(x, y) = −3x³y² + x³ − 4xy, carilah laju perubahan maksimum f di titik (3, 2), yaitu |∇f|.
f(x, y) = −3x³y² + x³ − 4xyP = (3, 2)
|∇f| =
6.Kalkulus multivariabelSulit
f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 4xy memiliki titik kritis di (0, 0). Hitung diskriminan D = fxxfyy − fxy² di sana.
f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 4xyP = (0, 0)
D =
7.Persamaan diferensialSedang
Secangkir kopi bersuhu 87 °C dibiarkan di ruangan bersuhu 22 °C. Setelah 24 menit suhunya 34 °C. Benda tersebut mengikuti hukum pendinginan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama setelah awal, t, yang diperlukan untuk mencapai 27 °C?
T0 = 87 °CTa = 22 °CT(24) = 34 °CT = 27 °C
t = min
8.Persamaan diferensialSulit
Selesaikan y′ + 3y = 8e−t dengan y(0) = 2. Cari y(1,5).
y′ + 3y = 8e−ty(0) = 2
y(1.5) =
3Larutan
1.Integral
Jawaban: I = 5,493
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) = 5·ln x
Substitusikan batasnya
I = 5·(ln 6 − ln 2) = 5·ln 3 = 5,493
Jawaban
I = 5,493
2.Integral
Jawaban: I = 0,7183
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
2,718·(1) − 1·2 = 0,7183
Jawaban
I = 0,7183
3.Barisan & deret
Jawaban: C: Σ ln 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 2/k³ → Deret-p dengan p = 3 > 1: konvergen.
B: Σ (3/5)ᵏ → Geometri dengan r = 3/5, |r| < 1: konvergen.
C: Σ ln k / k → Lebih besar dari 1/k untuk k ≥ 3: divergen menurut perbandingan dengan deret harmonik.
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.
Deret baku
Σ (−1)ᵏx2k+1/(2k + 1)! = sin x
Substitusikan
x = 0,8
S = sin 0,8 = 0,7174
Jawaban
S = 0,7174
5.Kalkulus multivariabel
Jawaban: |∇f| = 453,8
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.
Turunan parsial
fx = −9x²y² + 3x² − 4y → fx(3, 2) = −305
fy = −6x³y − 4x → fy(3, 2) = −336
Panjang gradien
|∇f| = √((−305)² + (−336)²) = 453,8
Jawaban
|∇f| = 453,8
6.Kalkulus multivariabel
Jawaban: D = −16
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 = 0, fyy = 0, fxy = −4
Diskriminan
D = 0·0 − (−4)² = −16
→ titik pelana
Jawaban
D = −16
7.Persamaan diferensial
Jawaban: t = 36,44 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(65/12)/24 = 0,0704 min⁻¹
Waktu untuk mencapai target
t = ln(65/5)/0,0704 = 36,44 min
Jawaban
t = 36,44 min
8.Persamaan diferensial
Jawaban: y(1.5) = 0,8703
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.