Decidi quale forma si adatta all’operazione: cartesiana a + jb per sommare e sottrarre, polare r∠θ per moltiplicare, dividere, potenze e radici.
Sviluppa con j² = −1; dividi moltiplicando numeratore e denominatore per il coniugato del denominatore.
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.
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
Scrivi ogni vettore in componenti; per una forza data da un modulo e un angolo, usa F·cos θ e F·sin θ.
Per lunghezze e direzioni usa il modulo √(x² + y² + z²) e il versore a/|a|.
Usa il prodotto scalare per angoli, proiezioni, perpendicolarità e lavoro: a·b = |a||b|cos θ.
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
Converti il valore in un punteggio z: z = (x − μ)/σ.
Cerca Φ(z), l’area a sinistra di z.
Per l’area a destra usa 1 − Φ(z); per un intervallo sottrai le due aree a sinistra.
Per un percentile procedi a ritroso: trova z per l’area, poi x = μ + z·σ.
2Esercizi
1.LimitiMedia
Calcola il limite L = limx→∞ (−2x2 − 6x + 3)/(5x2 + 3x + 2).
f(x) = (−2x2 − 6x + 3)/(5x2 + 3x + 2)x → ∞
L =
2.LimitiDifficile
Calcola il limite L = limx→0 (1 − cos 4x)/(4x²), con x in radianti.
f(x) = (1 − cos 4x)/(4x²)x → 0
L =
3.DerivateMedia
Sia f(x) = (−2x − 3)4. Trova f′(−1).
f(x) = (−2x − 3)4x = −1
f′(−1) =
4.DerivateDifficile
Sia f(x) = x3 − 9x2 + 15x − 6. Trova l'ascissa x del minimo locale.
f(x) = x3 − 9x2 + 15x − 6
x =
5.IntegraliMedia
Calcola I = ∫02 e2x dx.
f(x) = e2x[0, 2]
I =
6.IntegraliDifficile
Trova l'area A della regione delimitata da y = x2 e y = x.
y = x2y = x
A =
7.Numeri complessiMedia
Dati z₁ = 3∠70° e z₂ = 3∠−140°, trova la parte reale di w = z₁·z₂.
z₁ = 3∠70°z₂ = 3∠−140°
Re(w) =
8.Numeri complessiDifficile
Esattamente uno dei punti A–D è una radice di z⁴ = 16∠60°. Cliccalo.
w = 16∠60°n = 4
1A (2∠105°)
2B (2∠−105°)
3C (2∠60°)
4D (1∠105°)
9.Equazioni differenzialiMedia
Risolvi y″ + 2y′ + y = 0 con y(0) = 1 e y′(0) = 2. Trova y(2).
y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 1y′(0) = 2
y(2) =
10.Equazioni differenzialiDifficile
Risolvi il problema ai valori iniziali y′ + 3y/x = 3x per x > 0, con y(1) = −2. Trova y(2).
y′ + 3y/x = 3xy(1) = −2
y(2) =
11.Matrici e determinantiMedia
Trova il determinante det A della matrice 3×3 A mostrata.
A = [5 1 −4; −2 −5 2; −3 0 1]
det A =
12.Matrici e determinantiDifficile
Trova l'autovalore maggiore λ della matrice A mostrata.
A = [1 −1; −9 1]
λ =
13.Vettori: prodotto scalare e vettorialeMedia
Trova l’angolo θ tra i vettori a = (−2, −6, 0) e b = (6, −6, 0), in gradi.
a = (−2, −6, 0)b = (6, −6, 0)
θ = °
14.Vettori: prodotto scalare e vettorialeDifficile
Il versore n̂ è perpendicolare sia a a = (1, 3, 2) sia a b = (−4, 4, −4) e ha componente z positiva. Trova la sua componente y n̂y.
a = (1, 3, 2)b = (−4, 4, −4)n̂z > 0
n̂y =
15.ProbabilitàMedia
In quanti modi N si può scegliere un comitato di 3 persone da un gruppo di 9? L'ordine non conta.
n = 9k = 3
N =
16.ProbabilitàDifficile
Si collaudano 12 componenti, e ciascuno si guasta con probabilità 0,4, in modo indipendente. Qual è la probabilità P che se ne guasti al massimo uno?
n = 12p = 0,4
P =
17.Statistica descrittivaMedia
Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 27, 52, 10, 37, 46, 27.
n = 6
s =
18.Statistica descrittivaDifficile
I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 100 e deviazione standard 15. Trova il punteggio z z di un voto pari a 82.
μ = 100σ = 15x = 82
z =
19.Distribuzione normaleMedia
Trascina z in modo che l’area ombreggiata tra −z e z sotto la curva normale standard sia 0,6579. Trova z con due decimali.
A = 0,6579
z =
20.Distribuzione normaleDifficile
I valori di i pesi dei sacchetti sono distribuiti normalmente con media 250 g e deviazione standard 5 g. Trascina la soglia in modo che il 85% più alto ombreggiato stia alla sua destra. Trova la soglia x.
μ = 250 gσ = 5 g85%
x = g
3Soluzioni
1.Limiti
Risposta: L = −0,4
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).
Dividi per la potenza più alta
(−2 + (−6)/x + 3/x2)/(5 + 3/x + 2/x2)
Fai tendere x → ∞
L = −2/5 = −0,4
Risposta
L = −0,4
A gradi uguali il limite è il rapporto dei coefficienti direttivi.
2.Limiti
Risposta: L = 2
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
4·sin 4x/(8x) → 0/0
Seconda applicazione
16·cos 4x/8
Sostituisci x = 0
L = 16/8 = 2
Risposta
L = 2
3.Derivate
Risposta: f′(−1) = 8
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 della catena
f′(x) = 4·(−2x − 3)3·(−2)
Sostituisci
f′(−1) = 4·(−1)3·(−2) = 8
Risposta
f′(−1) = 8
4.Derivate
Risposta: x = 5
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 − 18x + 15 = 3·(x2 − 6x + 5)
Risolvi f′(x) = 0
x = 1 oppure x = 5
Qual è quale
f″(x) = 6x − 18: negativa in un massimo, positiva in un minimo.
f″(1) = −12, f″(5) = 12
x = 5
Risposta
x = 5
5.Integrali
Risposta: I = 26,8
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.
Primitiva
F(x) = e2x/2
Valuta agli estremi
I = (e4 − 1)/2 = (54,6 − 1)/2 = 26,8
Risposta
I = 26,8
6.Integrali
Risposta: A = 0,1667
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
x2 = x → x = 0, x = 1
Integra superiore meno inferiore
A = [0,5x2 − 0,3333x3]01 = 0,1667
Risposta
A = 0,1667
7.Numeri complessi
Risposta: Re(w) = 3,078
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.
Modulo e argomento di w
|w| = 3 · 3 = 9
θ = 70° + (−140)° = −70°
Forma cartesiana
Re(w) = 9·cos(−70°) = 3,078
Im(w) = 9·sin(−70°) = −8,457
Re(w) = 3,078
Risposta
Re(w) = 3,078
8.Numeri complessi
Risposta: A (2∠105°)
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 e argomenti delle radici
|z| = 2
θ = 15°, 105°, −165°, −75°
Il punto
A = 2∠105°
Risposta
A (2∠105°)
9.Equazioni differenziali
Risposta: y(2) = 0,9473
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.
Radice doppia
(r + 1)² = 0 → r = −1
Costanti
A = y(0) = 1
y′(0) = B − 1A → B = 2 + 1 = 3
Calcola
y(2) = (1 + 3·2)·e−2 = 0,9473
Risposta
y(2) = 0,9473
10.Equazioni differenziali
Risposta: y(2) = 2,075
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.
Fattore integrante
μ = e∫3/x dx = x3
Integra
(x3y)′ = 3x4 → x3y = 3x5/5 + C
Condizione iniziale
−2 = 3/5 + C → C = −2,6
Calcola
y(2) = (3·25/5 + (−2,6))/23 = 2,075
Risposta
y(2) = 2,075
11.Matrici e determinanti
Risposta: det A = 31
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.
Minori 2×2 della prima riga
M₁₁ = −5, M₁₂ = 4, M₁₃ = −15
Sviluppo di Laplace
det A = 5·(−5) − 1·4 + (−4)·(−15) = 31
Risposta
det A = 31
12.Matrici e determinanti
Risposta: λ = 4
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.
Equazione caratteristica
λ² − (2)λ + (−8) = 0
Risolvi
λ = (2 ± √(36))/2 → λ = −2, 4
λ = 4
Risposta
λ = 4
13.Vettori: prodotto scalare e vettoriale
Risposta: θ = 63,43 °
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.
Prodotto scalare
a·b = (−2)·6 + (−6)·(−6) + 0·0 = 24
Moduli
|a| = √((−2)² + (−6)² + 0²) = 6,325
|b| = √(6² + (−6)² + 0²) = 8,485
Angolo
cos θ = 24/(6,325·8,485) = 0,4472
θ = arccos(0,4472) = 63,43°
Risposta
θ = 63,43°
14.Vettori: prodotto scalare e vettoriale
Risposta: n̂y = −0,1543
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.
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.
Combinazioni
C(9, 3) = (9·8·7)/(3·2·1) = 84
Risposta
N = 84
16.Probabilità
Risposta: P = 0,01959
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.
Zero e un guasto
P(X = 0) = 0,612 = 0,002177
P(X = 1) = 12·0,4·0,611 = 0,01741
Sommale
P = 0,002177 + 0,01741 = 0,01959
Risposta
P = 0,01959
17.Statistica descrittiva
Risposta: s = 15,14
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.
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 = (82 − 100)/15 = −1,2
Risposta
z = −1,2
19.Distribuzione normale
Risposta: z = 0,95
Da un’area a z: Φ(z) è l’area a sinistra di z. Per un’area di coda sinistra A, trova z con Φ(z) = A nella tabella. Un’area di coda destra A significa Φ(z) = 1 − A. Un’area centrale A tra −z e z lascia (1 − A)/2 in ciascuna coda, quindi Φ(z) = (1 + A)/2. Per un valore x, usa x = μ + zσ.
Area a sinistra di z
Φ(z) = (1 + 0,6579)/2 = 0,8289
Leggi la tabella z al contrario
Trova 0,8289 dentro la tabella e leggi z.
z = 0,95
Risposta
z = 0,95
20.Distribuzione normale
Risposta: x = 244,8 g
Da un’area a z: Φ(z) è l’area a sinistra di z. Per un’area di coda sinistra A, trova z con Φ(z) = A nella tabella. Un’area di coda destra A significa Φ(z) = 1 − A. Un’area centrale A tra −z e z lascia (1 − A)/2 in ciascuna coda, quindi Φ(z) = (1 + A)/2. Per un valore x, usa x = μ + zσ.