Matematica per l’ingegneria: pacchetto last-minute

Formulari, i passaggi chiave del metodo per ogni argomento e 20 esercizi, con le soluzioni complete in fondo.

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1Formule e metodi

Limiti

Sostituzione diretta
prova prima x = a; 0/0 significa che devi semplificare
Scomponi e semplifica
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Coniugato
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Limiti all’infinito
dividi per la potenza più alta di x; a gradi uguali il limite è il rapporto dei coefficienti direttivi
Limite notevole
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Regola di de l’Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Derivate

Regola della potenza
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Regola del prodotto
(uv)′ = u′v + uv′
Regola del quoziente
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Regola della catena
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Derivate fondamentali
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Metodo

  1. Identifica la struttura: somma, prodotto, quoziente o composizione.
  2. Applica la regola della potenza a ogni potenza di x.
  3. Usa la regola del prodotto, del quoziente o della catena dove serve.
  4. Semplifica e, se richiesto, calcola il valore nel punto.

Integrali

Regola della potenza
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integrale definito
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrali fondamentali
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Area tra due curve
∫ab (f − g) dx

Metodo

  1. Riscrivi, dove possibile, la funzione integranda come somma di termini semplici.
  2. Applica la regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), e gli integrali notevoli per ex, 1/x, sin e cos.
  3. Usa la sostituzione quando vedi insieme una funzione e la sua derivata.
  4. Per un integrale definito calcola F(b) − F(a).

Numeri complessi

Forma cartesiana
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Modulo e argomento
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Forma polare ed esponenziale
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Divisione
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Prodotto e quoziente
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Radici n-esime
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Equazione quadratica con p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Metodo

  1. Decidi quale forma si adatta all’operazione: cartesiana a + jb per sommare e sottrarre, polare r∠θ per moltiplicare, dividere, potenze e radici.
  2. Sviluppa con j² = −1; dividi moltiplicando numeratore e denominatore per il coniugato del denominatore.
  3. Converti con r = √(a² + b²) e θ da un disegno del punto (controlla il quadrante), e viceversa con a = r cos θ, b = r sin θ.
  4. Per le potenze usa De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; per zⁿ = R∠φ elenca tutte le n radici R1/n∠((φ + 360°k)/n).

Equazioni differenziali

Crescita/decadimento esponenziale
dy/dt = ky → y = y0ekt
Tempo di dimezzamento
k = ln 2 / t½
Legge di raffreddamento di Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Fattore integrante
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Serbatoio di miscelazione
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Matrici e determinanti

determinante 2×2
det = ad − bc
Inversa di una 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Prodotto
(AB)ij = Σk AikBkj
Autovalori
det(A − λI) = 0
Regola di Cramer
xi = det(Ai)/det(A)

Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Modulo
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Versore
û = a/|a|
Componenti a partire da un angolo
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Prodotto scalare
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Proiezione scalare di a su b
a·b/|b|
Lavoro
W = F·d
Prodotto vettoriale
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Aree
parallelogramma |a × b|, triangolo ½|a × b|
Momento rispetto a O
MO = r × F, r = A − O
Volume di un parallelepipedo
V = |a·(b × c)|

Metodo

  1. Scrivi ogni vettore in componenti; per una forza data da un modulo e un angolo, usa F·cos θ e F·sin θ.
  2. Per lunghezze e direzioni usa il modulo √(x² + y² + z²) e il versore a/|a|.
  3. Usa il prodotto scalare per angoli, proiezioni, perpendicolarità e lavoro: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Usa il prodotto vettoriale per vettori perpendicolari, aree e momenti: scrivi con cura le tre componenti, mantenendo l’ordine a × b.

Probabilità

Complementare
P(not A) = 1 − P(A)
Regola della somma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Eventi indipendenti
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilità condizionata
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomiale
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Statistica descrittiva

Media
x̄ = Σx/n
Deviazione standard campionaria
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valore centrale dei dati ordinati
Punteggio z
z = (x − μ)/σ
Distribuzione normale
68% entro ±1σ, 95% entro ±2σ

Distribuzione normale

Punteggio z
z = (x − μ)/σ
Sotto x
P(X < x) = Φ(z)
Sopra x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tra due valori
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentile
x = μ + z·σ

Metodo

  1. Converti il valore in un punteggio z: z = (x − μ)/σ.
  2. Cerca Φ(z), l’area a sinistra di z.
  3. Per l’area a destra usa 1 − Φ(z); per un intervallo sottrai le due aree a sinistra.
  4. Per un percentile procedi a ritroso: trova z per l’area, poi x = μ + z·σ.

2Esercizi

1.LimitiMedia
xyy = L

Calcola il limite L = limx→∞ (√(9x2 + 10x) − 3x).

f(x) = √(9x2 + 10x) − 3xx → ∞
L =
2.LimitiDifficile
xyx = 0

Calcola il limite L = limx→0 (e0,5x − 1 − 0,5x)/x².

f(x) = (e0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0
L =
3.DerivateMedia
xyx = 1

Sia f(x) = x3·e2x. Trova f′(1).

f(x) = x3·e2xx = 1
f′(1) =
4.DerivateDifficile
xy

Sia f(x) = x3 − 1,5x2 + 5. Trova l'ascissa x del minimo locale.

f(x) = x3 − 1,5x2 + 5
x =
5.IntegraliMedia
xy12y = x ln x

Calcola I = ∫₁2 x·ln x dx.

∫₁2 x ln x dx
I =
6.IntegraliDifficile
xyy = 2x2​y = x

Trova l'area A della regione delimitata da y = 2x2 e y = x.

y = 2x2y = x
A =
7.Numeri complessiMedia
ReIm22−2−244−4−4θz

Trova l’argomento θ di z = −2 + j5 in gradi, come valore principale compreso tra −180° e 180°.

z = −2 + j5
θ = °
8.Numeri complessiDifficile
ReIm11−1−122−2−233−3−3z₀z₁

Le radici di zⁿ = w con n = 2 e w = 9∠60° sono zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1. Trova la parte reale di z₀.

w = 9∠60°n = 2k = 0
Re(z₀) =
9.Equazioni differenzialiMedia
t (min)T (°C)58Ta​T = ?

Un pezzo d’acciaio forgiato a 380 °C viene lasciato raffreddare in un’officina a 21 °C. Segue la legge di raffreddamento di Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Con k = 0,04 min⁻¹, trova la sua temperatura T dopo 58 min.

T0 = 380 °CTa = 21 °Ck = 0,04 min⁻¹t = 58 min
T = °C
10.Equazioni differenzialiDifficile
tyK = 5ymax​ = ?

Un sistema obbedisce a y″ + 4y′ + 13y = 65 per t ≥ 0, partendo da fermo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Trova il valore di picco ymax della sua risposta al gradino.

y″ + 4y′ + 13y = 65y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrici e determinantiMedia
A =−652−4B =024−3

Sia C = AB per le matrici mostrate. Trova l'elemento c12 (riga 1, colonna 2).

A = [−6 5; 2 −4]B = [0 2; 4 −3]
c12 =
12.Matrici e determinantiDifficile
A =4−11−2b =−311

Risolvi il sistema 4x − y = −3 e x − 2y = 11. Trova x.

4x − y = −3x − 2y = 11
x =
13.Vettori: prodotto scalare e vettorialeMedia
xyzdFAB

Una forza costante F = (30, −5, 10) N agisce su un oggetto mentre si muove in linea retta dal punto A(−2, 3, −1) al punto B(3, −4, 0). Le coordinate sono in metri. Trova il lavoro W compiuto dalla forza.

F = (30, −5, 10) NA(−2, 3, −1) mB(3, −4, 0) m
W = J
14.Vettori: prodotto scalare e vettorialeDifficile
xyzabc

Trova il volume V del parallelepipedo i cui spigoli uscenti da un vertice sono a = (−4, 2, 2), b = (3, 2, 5) e c = (−1, −4, −1).

a = (−4, 2, 2)b = (3, 2, 5)c = (−1, −4, −1)
V =
15.ProbabilitàMedia
rosse: 3blu: 3

Un sacchetto contiene 3 palline rosse e 3 blu. Ne estrai due senza rimettere la prima. Qual è la probabilità P che siano entrambe rosse?

3 / 3
P =
16.ProbabilitàDifficile
€p(x)−100,83100,151900,02

Giocare a un gioco costa 10 €. Si vincono 20 € con probabilità 0,15 e 200 € con probabilità 0,02; altrimenti non si vince nulla. La posta non viene restituita. Trova il guadagno netto atteso E(G) per partita.

posta = €10€20: p = 0,15€200: p = 0,02
E(G) = €
17.Statistica descrittivaMedia
303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 27, 38, 55, 28, 59.

n = 5
s =
18.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

Una grandezza ha distribuzione normale con media 50 e deviazione standard 5. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 42,5?

μ = 50σ = 5x = 42,5
P =
19.Distribuzione normaleMedia
2044,3P = ?

Supponi che i tempi di consegna abbiano una distribuzione normale con media 32 min e deviazione standard 6 min. Quale frazione è compresa tra 20 e 44,3 min? Dai P come numero decimale.

μ = 32σ = 6x1 = 20x2 = 44,3
P =
20.Distribuzione normaleDifficile
0,05 mm0D − d?

I diametri D dei fori sono normali con media 25,05 mm e deviazione standard 0,02 mm. I diametri d degli alberi sono indipendenti e normali con media 25 mm e deviazione standard 0,02 mm. Un albero scelto a caso si accoppia quando D − d > 0. Trova la probabilità P che si accoppi. Arrotonda z a due decimali.

foro: μ = 25,05 mm, σ = 0,02 mmalbero: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =

3Soluzioni

1.Limiti

Risposta: L = 1,667

Limiti: prova prima la sostituzione diretta. Se dà 0/0, semplifica prima: scomponi e semplifica il fattore comune, oppure moltiplica per il coniugato. Per x → ∞, dividi numeratore e denominatore per la potenza più alta di x. Regola di de l’Hôpital: se f/g dà 0/0 o ∞/∞, allora lim f/g = lim f′/g′, derivando separatamente numeratore e denominatore (non con la regola del quoziente).

Moltiplica per il coniugato

f(x) = 10x/(√(9x2 + 10x) + 3x)

Dividi per x

f(x) = 10/(√(9 + 10/x) + 3)

Fai tendere x → ∞

L = 10/(3 + 3) = 1,667

Risposta

L = 1,667
2.Limiti

Risposta: L = 0,125

Limiti: prova prima la sostituzione diretta. Se dà 0/0, semplifica prima: scomponi e semplifica il fattore comune, oppure moltiplica per il coniugato. Per x → ∞, dividi numeratore e denominatore per la potenza più alta di x. Regola di de l’Hôpital: se f/g dà 0/0 o ∞/∞, allora lim f/g = lim f′/g′, derivando separatamente numeratore e denominatore (non con la regola del quoziente).

Prima applicazione

(0,5·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0

Seconda applicazione

0,25·e0,5x/2

Sostituisci x = 0

L = 0,25·1/2 = 0,125

Risposta

L = 0,125
3.Derivate

Risposta: f′(1) = 36,95

Derivazione: la derivata f′(x) è la pendenza del grafico in x. Regola della potenza: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regola del prodotto: (uv)′ = u′v + uv′. Regola della catena: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Dove f′(x) = 0 il grafico ha una tangente orizzontale: un massimo, un minimo o un punto di sella.

Regola del prodotto

f′(x) = u′v + uv′ = e2x·(3x2 + 2·x3)

Sostituisci

f′(1) = 7,389·(3 + 2) = 36,95

Risposta

f′(1) = 36,95
4.Derivate

Risposta: x = 1

Derivazione: la derivata f′(x) è la pendenza del grafico in x. Regola della potenza: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regola del prodotto: (uv)′ = u′v + uv′. Regola della catena: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Dove f′(x) = 0 il grafico ha una tangente orizzontale: un massimo, un minimo o un punto di sella.

Derivata

f′(x) = 3x2 − 3x = 3·(x2 − x)

Risolvi f′(x) = 0

x = 0 oppure x = 1

Qual è quale

f″(x) = 6x − 3: negativa in un massimo, positiva in un minimo.

f″(0) = −3, f″(1) = 3
x = 1

Risposta

x = 1
5.Integrali

Risposta: I = 0,6363

Integrazione per parti: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, dalla regola del prodotto. Scegli u come il fattore che si semplifica quando lo derivi (una potenza di x, o ln x), e dv come il fattore che sai integrare (eˣ, sin x, cos x, o x quando u = ln x). Per un integrale definito, calcola u·v a entrambi gli estremi: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Un fattore x² richiede due passaggi.

Scegli u e dv

u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2

Primitiva

∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4

Limiti

(2·ln 2 − 1) − (0 − 0,25) = 0,6363

Risposta

I = 0,6363
6.Integrali

Risposta: A = 0,04167

Integrali definiti: ∫ₐᵇ f(x) dx è l'area con segno tra il grafico e l'asse x da a a b. Trova una primitiva F (con F′ = f) e calcola F(b) − F(a). Regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). L'area tra due curve è ∫(superiore − inferiore) dx.

Punti di intersezione

2x2 = x → x = 0, x = 0,5

Integra superiore meno inferiore

A = [0,5x2 − 0,6667x3]00,5 = 0,04167

Risposta

A = 0,04167
7.Numeri complessi

Risposta: θ = 111,8 °

Forma polare: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, con r = |z| e θ = arg z. Per tornare alla forma cartesiana: a = r cos θ, b = r sin θ. L’argomento richiede il quadrante: θ = atan(b/a) solo quando a > 0; per a < 0 somma o sottrai 180°. In forma polare la moltiplicazione è facile: moltiplica i moduli e somma gli argomenti; per la divisione dividi i moduli e sottrai gli argomenti.

Quadrante

a = −2, b = 5 → II

Angolo di riferimento

α = atan(5/2) = 68,2°

Argomento

θ = 180° − α = 111,8°

Risposta

θ = 111,8°

In forma polare z = 5,385∠111,8°.

8.Numeri complessi

Risposta: Re(z₀) = 2,598

De Moivre e radici: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. L’equazione zⁿ = R∠φ ha esattamente n radici, tutte con modulo R1/n, agli argomenti (φ + 360°·k)/n per k = 0, 1, …, n − 1: giacciono equidistanziate su una circonferenza, a 360°/n l’una dall’altra. Un’equazione quadratica z² + pz + q = 0 con p² < 4q ha le radici complesse z = −p/2 ± j√(q − p²/4); un polinomio a coefficienti reali ha sempre le radici complesse in coppie coniugate a ± jb.

Modulo delle radici

91/2 = 3

Argomento della radice

θ₀ = (60° + 360°·0)/2 = 30°

Forma cartesiana

z₀ = 3·(cos 30° + j sin 30°) = 2,598 + j1,5
Re(z₀) = 2,598

Risposta

Re(z₀) = 2,598

Le 2 radici giacciono sulla circonferenza di raggio 3, a distanza angolare di 180°.

9.Equazioni differenziali

Risposta: T = 56,28 °C

Equazioni differenziali del primo ordine: dy/dt = k·y ha soluzione y = y₀·ekt (crescita per k > 0, decadimento per k < 0); un tempo di dimezzamento T dà k = ln 2/T. La legge di raffreddamento di Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), dà T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Un’equazione lineare y′ + p(x)·y = q(x) si risolve con il fattore integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, quindi μy = ∫μq dx + C.

Soluzione della legge di raffreddamento

T(t) = 21 + 359·e−0,04t

Sostituisci t

T(58) = 21 + 359·0,09827 = 56,28 °C

Risposta

T = 56,28 °C
10.Equazioni differenziali

Risposta: ymax = 5,616

Equazioni lineari del secondo ordine: per y″ + b·y′ + c·y = 0 prova y = ert: si ottiene l’equazione caratteristica r² + b·r + c = 0. Due radici reali r₁ ≠ r₂ danno y = A·er₁t + B·er₂t (sovrasmorzato); una radice doppia r dà y = (A + Bt)·ert (smorzamento critico); radici complesse −α ± jω danno y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (sottosmorzato, oscillante). I valori iniziali y(0) e y′(0) fissano A e B. Scritta come y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn è la pulsazione naturale e ζ il coefficiente di smorzamento: con ζ < 1 si ha oscillazione. Con un ingresso costante, y″ + by′ + cy = c·K, la soluzione è il valore a regime K più la risposta libera.

Valore a regime e radici

yss = 5, r = −2 ± 3j

Costanti dai valori iniziali

y(0) = 5 + A = 0 → A = −5
y′(0) = −2A + 3B = 0 → B = −3,333

Picco

t = π/3 = 1,047
ymax = 5·(1 + e−2·π/3) = 5,616

Risposta

ymax = 5,616
11.Matrici e determinanti

Risposta: c12 = −27

Matrici: il determinante di una matrice 2×2 è ad − bc. Per una 3×3 sviluppa lungo una riga: ogni elemento per il determinante della 2×2 che resta togliendo la sua riga e la sua colonna, con segni alterni + − +. Gli autovalori λ risolvono det(A − λI) = 0; per una 2×2 è λ² − (traccia)·λ + det = 0.

Riga per colonna

c12 = (−6)·2 + 5·(−3) = −27

Risposta

c12 = −27
12.Matrici e determinanti

Risposta: x = −2,429

Matrici: il determinante di una matrice 2×2 è ad − bc. Per una 3×3 sviluppa lungo una riga: ogni elemento per il determinante della 2×2 che resta togliendo la sua riga e la sua colonna, con segni alterni + − +. Gli autovalori λ risolvono det(A − λI) = 0; per una 2×2 è λ² − (traccia)·λ + det = 0.

Determinante della matrice dei coefficienti

det A = 4·(−2) − (−1)·1 = −7

Sostituisci la colonna di x

det Aₓ = (−3)·(−2) − (−1)·11 = 17
x = 17/(−7) = −2,429

Risposta

x = −2,429
y = −6,714
13.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: W = 195 J

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

Spostamento

d = B − A = (3, −4, 0) − (−2, 3, −1) = (5, −7, 1) m

Lavoro

W = F·d = 30·5 + (−5)·(−7) + 10·1 = 195 J

Risposta

W = 195 J
14.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: V = 96

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

Prodotto vettoriale b × c

(b × c)x = bycz − bzcy = 2·(−1) − 5·(−4) = 18
(b × c)y = bzcx − bxcz = 5·(−1) − 3·(−1) = −2
(b × c)z = bxcy − bycx = 3·(−4) − 2·(−1) = −10

Prodotto scalare con a

a·(b × c) = (−4)·18 + 2·(−2) + 2·(−10) = −96
V = |−96| = 96

Risposta

V = 96
15.Probabilità

Risposta: P = 0,2

Probabilità: con esiti equiprobabili, P(A) = casi favorevoli/casi possibili. Per eventi indipendenti si moltiplica: P(A e B) = P(A)·P(B). Il complementare aiuta spesso: P(almeno uno) = 1 − P(nessuno). Binomiale: in n prove indipendenti con probabilità di successo p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Prima e seconda estrazione

P = 3/6 · 2/5 = 6/30 = 0,2

Risposta

P = 0,2
16.Probabilità

Risposta: E(G) = −3 €

Variabili aleatorie discrete: una distribuzione di probabilità elenca ogni valore x che una variabile può assumere con la sua probabilità p(x); le probabilità sono comprese tra 0 e 1 e sommano a 1. Il valore atteso (media) è E(X) = Σx·p(x), la media a lungo termine. La varianza è Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e la deviazione standard è σ = √Var(X). Per una trasformazione lineare Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; aggiungere una costante non cambia la dispersione.

Esiti netti

G: 10 (p = 0,15), 190 (p = 0,02), −10 (p = 0,83)

Valore atteso

E(G) = 10·0,15 + 190·0,02 − 10·0,83 = −3 €

Risposta

E(G) = −3 €

Un valore negativo significa che in media perdi denaro.

17.Statistica descrittiva

Risposta: s = 14,94

Statistica descrittiva: la media è la somma divisa per n; la mediana è il valore centrale dei dati ordinati (la media dei due centrali se n è pari). La deviazione standard campionaria è s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un punteggio z = (x − μ)/σ dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un valore.

Media

x̄ = 207/5 = 41,4

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−14,4)² + (−3,4)² + 13,6² + (−13,4)² + 17,6² = 893,2

Deviazione standard

s = √(893,2/4) = 14,94

Risposta

s = 14,94
18.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,06681

Statistica descrittiva: la media è la somma divisa per n; la mediana è il valore centrale dei dati ordinati (la media dei due centrali se n è pari). La deviazione standard campionaria è s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un punteggio z = (x − μ)/σ dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un valore.

Standardizza

z = −1,5

Tavola della normale standard

Φ(−1,5) = 0,06681
P = 0,06681

Risposta

P = 0,06681
19.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,9571

Distribuzione normale: trasforma un valore x in un punteggio z, z = (x − μ)/σ, che indica a quante deviazioni standard dalla media si trova. Una tavola z (o Φ(z)) dà l’area a sinistra di z, cioè P(X < x). L’area a destra è 1 − Φ(z), e l’area tra due valori è la differenza delle loro due aree.

Punteggi z

z₁ = (20 − 32)/6 = −2
z₂ = (44,3 − 32)/6 = 2,05

Area compresa

P = Φ(2,05) − Φ(−2) = 0,9798 − 0,02275 = 0,9571

Risposta

P = 0,9571
20.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,9616

Somme e differenze di variabili normali: se X e Y sono indipendenti e normali, anche X + Y e X − Y sono normali. Le medie si sommano o si sottraggono: E(X ± Y) = μX ± μY. Le varianze si sommano sempre, anche per una differenza: Var(X ± Y) = σX² + σY², quindi σ = √(σX² + σY²). Le deviazioni standard non si sommano mai direttamente. Il totale di n elementi indipendenti con la stessa distribuzione ha media n·μ e deviazione standard σ·√n. Poi standardizza come al solito: z = (x − media)/σ e leggi Φ(z).

Distribuzione della differenza

μ = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02828 mm

Standardizza

z = (0 − 0,05)/0,02828 = −1,77

Probabilità

P = 1 − Φ(−1,77) = 0,9616

Risposta

P = 0,9616

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