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→∞ (√(4x2 − 8x) − 2x).

f(x) = √(4x2 − 8x) − 2xx → ∞
L =
2.LimitiDifficile
xyx = 0

Calcola il limite L = limx→0 (1 − cos 5x)/(2x²), con x in radianti.

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

Sia f(x) = x·sin(x), con x in radianti. Trova f′(1).

f(x) = x·sin(x)x = 1 rad
f′(1) =
4.DerivateDifficile
xy

Sia f(x) = x3 − 3x2 − 9x + 1. Trova l'ascissa x del massimo locale.

f(x) = x3 − 3x2 − 9x + 1
x =
5.IntegraliMedia
xy01

Calcola I = ∫01 e2x dx.

f(x) = e2x[0, 1]
I =
6.IntegraliDifficile
xyy = 0,5x2​y = 4x

Trova l'area A della regione delimitata da y = 0,5x2 e y = 4x.

y = 0,5x2y = 4x
A =
7.Numeri complessiMedia
ReIm55−5−5θz

Trova l’argomento θ di z = −5 − j8 in gradi, come valore principale compreso tra −180° e 180°.

z = −5 − j8
θ = °
8.Numeri complessiDifficile
ReIm22−2−244−4−4z₁z₂

Una radice di z³ + 5z² − 4z − 60 = 0 è z₁ = −4 + j2. I coefficienti sono reali. Trova la radice reale r.

z₁ = −4 + j2
r =
9.Equazioni differenzialiMedia
tyy(0) = 3y(1,5) = ?

Risolvi y″ + 5y′ + 4y = 0 con y(0) = 3 e y′(0) = 6. Trova y(1,5).

y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = 3y′(0) = 6
y(1.5) =
10.Equazioni differenzialiDifficile
tyK = 1ymax​ = ?

Un sistema obbedisce a y″ + 4y′ + 8y = 8 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′ + 8y = 8y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrici e determinantiMedia
A =33415−1322

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

A = [3 3 4; 1 5 −1; 3 2 2]
det A =
12.Matrici e determinantiDifficile
A =−136−3b =−7−8

Risolvi il sistema −x + 3y = −7 e 6x − 3y = −8. Trova x.

−x + 3y = −76x − 3y = −8
x =
13.Vettori: prodotto scalare e vettorialeMedia
xyzdFAB

Una forza costante F = (−25, −30, 20) N agisce su un oggetto mentre si muove in linea retta dal punto A(3, −3, 4) al punto B(0, 3, −2). Le coordinate sono in metri. Trova il lavoro W compiuto dalla forza.

F = (−25, −30, 20) NA(3, −3, 4) mB(0, 3, −2) m
W = J
14.Vettori: prodotto scalare e vettorialeDifficile
xyzab

Il versore n̂ è perpendicolare sia a a = (1, 0, 1) sia a b = (−3, 1, 2) e ha componente z positiva. Trova la sua componente y n̂y.

a = (1, 0, 1)b = (−3, 1, 2)n̂z > 0
n̂y =
15.ProbabilitàMedia
xp(x)10,320,230,1540,150,25μ = 2,8

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,3, 0,2, 0,15, 0,1, 0,25
σ =
16.ProbabilitàDifficile
n = 7, p = 0,25: P(X = 3) = ?k01234567

Un test ha 7 domande a risposta multipla. Una studentessa che tira a indovinare risponde correttamente a ciascuna con probabilità 0,25, in modo indipendente. Qual è la probabilità P di avere esattamente 3 risposte corrette?

n = 7p = 0,25k = 3
P =
17.Statistica descrittivaMedia
202530354045

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 28, 28, 16, 36, 45, 17.

n = 6
s =
18.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

Una grandezza ha distribuzione normale con media 50 e deviazione standard 10. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 56?

μ = 50σ = 10x = 56
P =
19.Distribuzione normaleMedia
200 g205,4 gT = X₁ + … + X₅?

Le masse di bulloni sono indipendenti e normali con media 40 g e deviazione standard 1,2 g. Trova la probabilità P che la massa totale di 5 di essi superi 205,4 g. Arrotonda z a due decimali.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 5> 205,4 g
P =
20.Distribuzione normaleDifficile
μ = 100x = ?5%

Supponi che i punteggi del QI abbiano una distribuzione normale con media 100 punti e deviazione standard 15 punti. Trova il valore x sotto il quale si trova il 5 % dei dati (il 5° percentile).

μ = 100σ = 15P = 5%
x = punti

3Soluzioni

1.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).

Moltiplica per il coniugato

f(x) = −8x/(√(4x2 − 8x) + 2x)

Dividi per x

f(x) = −8/(√(4 + (−8)/x) + 2)

Fai tendere x → ∞

L = −8/(2 + 2) = −2

Risposta

L = −2
2.Limiti

Risposta: L = 6,25

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

5·sin 5x/(4x) → 0/0

Seconda applicazione

25·cos 5x/4

Sostituisci x = 0

L = 25/4 = 6,25

Risposta

L = 6,25
3.Derivate

Risposta: f′(1) = 1,382

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 e della catena

f′(x) = sin(x) + x·cos(x)

Sostituisci

f′(1) = 0,8415 + 1·0,5403 = 1,382

Risposta

f′(1) = 1,382
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 − 6x − 9 = 3·(x2 − 2x − 3)

Risolvi f′(x) = 0

x = −1 oppure x = 3

Qual è quale

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

f″(−1) = −12, f″(3) = 12
x = −1

Risposta

x = −1
5.Integrali

Risposta: I = 3,195

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 = (e2 − 1)/2 = (7,389 − 1)/2 = 3,195

Risposta

I = 3,195
6.Integrali

Risposta: A = 42,67

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

0,5x2 = 4x → x = 0, x = 8

Integra superiore meno inferiore

A = [2x2 − 0,1667x3]08 = 42,67

Risposta

A = 42,67
7.Numeri complessi

Risposta: θ = −122 °

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 = −5, b = −8 → III

Angolo di riferimento

α = atan(8/5) = 57,99°

Argomento

θ = −(180° − α) = −122°

Risposta

θ = −122°

In forma polare z = 9,434∠−122°.

8.Numeri complessi

Risposta: r = 3

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.

Coppia coniugata

z₂ = −4 − j2
(z − z₁)(z − z₂) = z² − 2·(−4)·z + ((−4)² + 2²) = z² + 8z + 20

Scomponi il fattore quadratico

z³ + 5z² − 4z − 60 = (z² + 8z + 20)(z − 3)

Radice reale

r = 3

Risposta

r = 3

Verifica con la somma delle radici: z₁ + z₂ + r = −8 + 3 = −5 = −(5).

9.Equazioni differenziali

Risposta: y(1.5) = 1,331

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.

Radici caratteristiche

(r + 1)(r + 4) = 0 → r = −1, −4

Costanti dai valori iniziali

A + B = 3, −1A − 4B = 6
A = 6, B = −3

Calcola

y(1,5) = 6·e−1,5 + (−3)·e−6 = 1,331

Risposta

y(1,5) = 1,331
10.Equazioni differenziali

Risposta: ymax = 1,043

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 = 1, r = −2 ± 2j

Costanti dai valori iniziali

y(0) = 1 + A = 0 → A = −1
y′(0) = −2A + 2B = 0 → B = −1

Picco

t = π/2 = 1,571
ymax = 1·(1 + e−2·π/2) = 1,043

Risposta

ymax = 1,043
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 = 12, M₁₂ = 5, M₁₃ = −13

Sviluppo di Laplace

det A = 3·12 − 3·5 + 4·(−13) = −31

Risposta

det A = −31
12.Matrici e determinanti

Risposta: x = −3

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 = (−1)·(−3) − 3·6 = −15

Sostituisci la colonna di x

det Aₓ = (−7)·(−3) − 3·(−8) = 45
x = 45/(−15) = −3

Risposta

x = −3
y = −3,333
13.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: W = −225 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 = (0, 3, −2) − (3, −3, 4) = (−3, 6, −6) m

Lavoro

W = F·d = (−25)·(−3) + (−30)·6 + 20·(−6) = −225 J

Risposta

W = −225 J

Lavoro negativo: la forza agisce per lo più contro il moto.

14.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: n̂y = −0,9623

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

(a × b)x = aybz − azby = 0·2 − 1·1 = −1
(a × b)y = azbx − axbz = 1·(−3) − 1·2 = −5
(a × b)z = axby − aybx = 1·1 − 0·(−3) = 1

Normalizza

La componente z di a × b è già positiva.

|a × b| = √((−1)² + (−5)² + 1²) = 5,196
n̂ = (−1, −5, 1)/5,196 = (−0,1925, −0,9623, 0,1925)
n̂y = −0,9623

Risposta

n̂y = −0,9623
15.Probabilità

Risposta: σ = 1,568

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 = 1·0,3 + 2·0,2 + 3·0,15 + 4·0,1 + 5·0,25 = 2,8

Media dei quadrati

E(X²) = 1·0,3 + 4·0,2 + 9·0,15 + 16·0,1 + 25·0,25 = 10,3

Varianza

Var(X) = 10,3 − 2,8² = 2,46
σ = √2,46 = 1,568

Risposta

σ = 1,568
16.Probabilità

Risposta: P = 0,173

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.

Formula binomiale

P(X = 3) = 35·0,253·0,754 = 35·0,01563·0,3164 = 0,173

Risposta

P = 0,173
17.Statistica descrittiva

Risposta: s = 11,11

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 = 170/6 = 28,33

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−0,3333)² + (−0,3333)² + (−12,33)² + 7,667² + 16,67² + (−11,33)² = 617,3

Deviazione standard

s = √(617,3/5) = 11,11

Risposta

s = 11,11
18.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,7257

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 = 0,6

Tavola della normale standard

Φ(0,6) = 0,7257
P = 0,7257

Risposta

P = 0,7257
19.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,02222

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 del totale

μT = 200 g, σT = 1,2·√5 = 2,683 g

Standardizza

z = (205,4 − 200)/2,683 = 2,01

Probabilità

P = 1 − Φ(2,01) = 0,02222

Risposta

P = 0,02222
20.Distribuzione normale

Risposta: x = 75,33 punti

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.

z del percentile

Φ(z) = 0,05 → z = −1,645

Ritorno a x

x = 100 + −1,645·15 = 75,33 punti

Risposta

x = 75,33 punti

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