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→∞ (√(x2 − 5x) − x).

f(x) = √(x2 − 5x) − xx → ∞
L =
2.LimitiDifficile
xyx = 0

Calcola il limite L = limx→0 (1 − cos 2x)/(x²), con x in radianti.

f(x) = (1 − cos 2x)/(x²)x → 0
L =
3.DerivateMedia
xyx = 1,5

Sia f(x) = x2·ex. Trova f′(1,5).

f(x) = x2·exx = 1,5
f′(1.5) =
4.DerivateDifficile
xyx = 1

La retta tangente a f(x) = −x2 + 2x − 6 in x = 1 interseca l'asse y in y = b. Trova b.

f(x) = −x2 + 2x − 6x = 1
b =
5.IntegraliMedia
xy03

Calcola I = ∫03 e0,5x dx.

f(x) = e0,5x[0, 3]
I =
6.IntegraliDifficile
xyy = 2x2​y = 4x

Trova l'area A della regione delimitata da y = 2x2 e y = 4x.

y = 2x2y = 4x
A =
7.Numeri complessiMedia
ReIm22−2−244−4−4z₁z₂w

Dati z₁ = 4∠−60° e z₂ = 4∠45°, trova la parte reale di w = z₁/z₂.

z₁ = 4∠−60°z₂ = 4∠45°
Re(w) =
8.Numeri complessiDifficile
ReIm11−1−122−2−2z₀z₁

Le radici di zⁿ = w con n = 2 e w = 4∠−60° sono zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1. Trova la parte immaginaria di z₀.

w = 4∠−60°n = 2k = 0
Im(z₀) =
9.Equazioni differenzialiMedia
t (min)T (°C)24Ta​T = ?

Una tazza di caffè a 87 °C viene lasciata in una stanza a 19 °C. Segue la legge di raffreddamento di Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Con k = 0,12 min⁻¹, trova la sua temperatura T dopo 24 min.

T0 = 87 °CTa = 19 °Ck = 0,12 min⁻¹t = 24 min
T = °C
10.Equazioni differenzialiDifficile
tyK = 10y(1,5) = ?

Un sistema obbedisce a y″ + 3y′ + 6,25y = 62,5 per t ≥ 0, partendo da fermo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Trova y(1,5); angoli in radianti.

y″ + 3y′ + 6,25y = 62,5y(0) = 0y′(0) = 0
y(1.5) =
11.Matrici e determinantiMedia
A =50−2−3−13−423

Trova il determinante det A della matrice 3×3 A mostrata.

A = [5 0 −2; −3 −1 3; −4 2 3]
det A =
12.Matrici e determinantiDifficile
A =62−8−4

Trova l'autovalore maggiore λ della matrice A mostrata.

A = [6 2; −8 −4]
λ =
13.Vettori: prodotto scalare e vettorialeMedia
xyzab

Trova la proiezione scalare compb a di a = (−3, 5, −1) su b = (−6, −5, 0), cioè la componente di a nella direzione di b.

a = (−3, 5, −1)b = (−6, −5, 0)
compb a =
14.Vettori: prodotto scalare e vettorialeDifficile
xyzab

Per a = (6, −3, −5) e b = (5, −5, −6), trova la componente x (a × b)x del prodotto vettoriale a × b.

a = (6, −3, −5)b = (5, −5, −6)
(a × b)x =
15.ProbabilitàMedia
xp(x)100,35200,15300,3400,2μ = 23,5

Per la distribuzione mostrata, trova la deviazione standard σ di X.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,35, 0,15, 0,3, 0,2
σ =
16.ProbabilitàDifficile
€p(x)−10,8840,1490,02

Giocare a un gioco costa 1 €. Si vincono 5 € con probabilità 0,1 e 50 € con probabilità 0,02; altrimenti non si vince nulla. La posta non viene restituita. Trova il guadagno netto atteso E(G) per partita.

posta = €1€5: p = 0,1€50: p = 0,02
E(G) = €
17.Statistica descrittivaMedia
1520253035404550

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 53, 46, 15, 25, 37.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 500 e deviazione standard 25. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 537,5?

μ = 500σ = 25x = 537,5
P =
19.Distribuzione normaleMedia
164,35188,85P = ?

Supponi che le altezze degli uomini adulti abbiano una distribuzione normale con media 178 cm e deviazione standard 7 cm. Quale frazione è compresa tra 164,35 e 188,85 cm? Dai P come numero decimale.

μ = 178σ = 7x1 = 164,35x2 = 188,85
P =
20.Distribuzione normaleDifficile
4 s0X − Y?

Il tempo sul giro X del corridore A e il tempo sul giro Y del corridore B sono indipendenti e normali: X ha media 52 s e deviazione standard 4 s, Y ha media 48 s e deviazione standard 3 s. Trova la probabilità P che X sia maggiore di Y. Arrotonda z a due decimali.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =

3Soluzioni

1.Limiti

Risposta: L = −2,5

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) = −5x/(√(x2 − 5x) + x)

Dividi per x

f(x) = −5/(√(1 + (−5)/x) + 1)

Fai tendere x → ∞

L = −5/(1 + 1) = −2,5

Risposta

L = −2,5
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

2·sin 2x/(2x) → 0/0

Seconda applicazione

4·cos 2x/2

Sostituisci x = 0

L = 4/2 = 2

Risposta

L = 2
3.Derivate

Risposta: f′(1.5) = 23,53

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′ = ex·(2x + 1·x2)

Sostituisci

f′(1,5) = 4,482·(3 + 2,25) = 23,53

Risposta

f′(1,5) = 23,53
4.Derivate

Risposta: b = −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.

Punto e pendenza

f(1) = −5
f′(x) = −2x + 2 → f′(1) = 0

Retta tangente in x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −5 − 0·1 = −5

Risposta

b = −5
5.Integrali

Risposta: I = 6,963

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) = e0,5x/0,5

Valuta agli estremi

I = (e1,5 − 1)/0,5 = (4,482 − 1)/0,5 = 6,963

Risposta

I = 6,963
6.Integrali

Risposta: A = 2,667

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 = 4x → x = 0, x = 2

Integra superiore meno inferiore

A = [2x2 − 0,6667x3]02 = 2,667

Risposta

A = 2,667
7.Numeri complessi

Risposta: Re(w) = −0,2588

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| = 4 / 4 = 1
θ = −60° − 45° = −105°

Forma cartesiana

Re(w) = 1·cos(−105°) = −0,2588
Im(w) = 1·sin(−105°) = −0,9659
Re(w) = −0,2588

Risposta

Re(w) = −0,2588
8.Numeri complessi

Risposta: Im(z₀) = −1

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

41/2 = 2

Argomento della radice

θ₀ = (−60° + 360°·0)/2 = −30°

Forma cartesiana

z₀ = 2·(cos −30° + j sin −30°) = 1,732 − j1
Im(z₀) = −1

Risposta

Im(z₀) = −1

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

9.Equazioni differenziali

Risposta: T = 22,82 °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) = 19 + 68·e−0,12t

Sostituisci t

T(24) = 19 + 68·0,05613 = 22,82 °C

Risposta

T = 22,82 °C
10.Equazioni differenziali

Risposta: y(1.5) = 10,93

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 = 10, r = −1,5 ± 2j

Costanti dai valori iniziali

y(0) = 10 + A = 0 → A = −10
y′(0) = −1,5A + 2B = 0 → B = −7,5

Calcola

y(1,5) = 10·(1 − e−2,25(cos 3 + 0,75·sin 3)) = 10,93

Risposta

y(1,5) = 10,93
11.Matrici e determinanti

Risposta: det A = −25

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 = −9, M₁₂ = 3, M₁₃ = −10

Sviluppo di Laplace

det A = 5·(−9) − 0·3 + (−2)·(−10) = −25

Risposta

det A = −25
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: compb a = −0,8963

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 = (−3)·(−6) + 5·(−5) + (−1)·0 = −7

Lunghezza di b

|b| = √((−6)² + (−5)² + 0²) = 7,81

Proiezione scalare

compb a = a·b/|b| = −7/7,81 = −0,8963

Risposta

compb a = −0,8963

Negativa: a ha una componente rivolta contro b.

14.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: (a × b)x = −7

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, componente per componente

(a × b)x = aybz − azby = (−3)·(−6) − (−5)·(−5) = −7
(a × b)y = azbx − axbz = (−5)·5 − 6·(−6) = 11
(a × b)z = axby − aybx = 6·(−5) − (−3)·5 = −15

Componente richiesta

(a × b)x = −7

Risposta

(a × b)x = −7

Controllo: a × b è perpendicolare a entrambi i vettori, quindi il suo prodotto scalare con a e con b è nullo.

15.Probabilità

Risposta: σ = 11,52

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.

Media

μ = 10·0,35 + 20·0,15 + 30·0,3 + 40·0,2 = 23,5

Media dei quadrati

E(X²) = 100·0,35 + 400·0,15 + 900·0,3 + 1600·0,2 = 685

Varianza

Var(X) = 685 − 23,5² = 132,8
σ = √132,8 = 11,52

Risposta

σ = 11,52
16.Probabilità

Risposta: E(G) = 0,5 €

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: 4 (p = 0,1), 49 (p = 0,02), −1 (p = 0,88)

Valore atteso

E(G) = 4·0,1 + 49·0,02 − 1·0,88 = 0,5 €

Risposta

E(G) = 0,5 €

Un valore positivo significa che in media guadagni denaro.

17.Statistica descrittiva

Risposta: s = 15,4

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 = 176/5 = 35,2

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 17,8² + 10,8² + (−20,2)² + (−10,2)² + 1,8² = 948,8

Deviazione standard

s = √(948,8/4) = 15,4

Risposta

s = 15,4
18.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,9332

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) = 0,9332
P = 0,9332

Risposta

P = 0,9332
19.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,9138

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 = (164,35 − 178)/7 = −1,95
z₂ = (188,85 − 178)/7 = 1,55

Area compresa

P = Φ(1,55) − Φ(−1,95) = 0,9394 − 0,02559 = 0,9138

Risposta

P = 0,9138
20.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Standardizza

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilità

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Risposta

P = 0,7881

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