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 + 2x) − x).

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

Calcola il limite L = limx→0 (1 − cos 3x)/(4x²), con x in radianti.

f(x) = (1 − cos 3x)/(4x²)x → 0
L =
3.DerivateMedia
xyx = 1

Sia f(x) = ln(2x2 + 4). Trova f′(1).

f(x) = ln(2x2 + 4)x = 1
f′(1) =
4.DerivateDifficile
xy

Sia f(x) = x3 − 12x2 + 36x + 2. Trova l'ascissa x del minimo locale.

f(x) = x3 − 12x2 + 36x + 2
x =
5.IntegraliMedia
xy2y = x·sin x

Calcola I = ∫₀2 x·sin x dx (x in radianti).

∫₀2 x·sin x dx
I =
6.IntegraliDifficile
xyy = x2​y = 4x

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

y = x2y = 4x
A =
7.Numeri complessiMedia
ReIm11−1−122−2−233−3−344−4−455−5−566−6−677−7−788−8−8zABCD

Il diagramma mostra z = 3 + j3. Con w = 0,5∠90°, clicca il punto che rappresenta z/w.

z = 3 + j3w = 0,5∠90°
  1. 1A (6 − j6)
  2. 2B (6 + j6)
  3. 3C (3 − j3)
  4. 4D (−6 + j6)
8.Numeri complessiDifficile
ReIm11−1−122−2−233−3−3ABCD

Esattamente uno dei punti A–D è una radice di z³ = 27∠−90°. Cliccalo.

w = 27∠−90°n = 3
  1. 1A (3∠90°)
  2. 2B (3∠150°)
  3. 3C (1,5∠90°)
  4. 4D (3∠−90°)
9.Equazioni differenzialiMedia
tyy(0) = 5y(0,5) = ?

Risolvi y″ + 2y′ + y = 0 con y(0) = 5 e y′(0) = -2. Trova y(0,5).

y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(0.5) =
10.Equazioni differenzialiDifficile
t (min)m (kg)30 minm = ?

Un serbatoio contiene 200 L di acqua pura. Una salamoia con 0,05 kg di sale per litro entra a 10 L/min, e la soluzione ben miscelata esce con la stessa portata. Quanto sale m c’è nel serbatoio dopo 30 min?

V = 200 Lm0 = 0 kgc = 0,05 kg/Lr = 10 L/min
m = kg
11.Matrici e determinantiMedia
A =302−1−5−3−1−5−4

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

A = [3 0 2; −1 −5 −3; −1 −5 −4]
det A =
12.Matrici e determinantiDifficile
A =2−3−1−6b =−115

Risolvi il sistema 2x − 3y = −11 e −x − 6y = 5. Trova x.

2x − 3y = −11−x − 6y = 5
x =
13.Vettori: prodotto scalare e vettorialeMedia
xyzab

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

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

Trova l’area A del triangolo con vertici A(−1, −3, 4), B(−1, −4, −4) e C(−1, 3, −4). Le coordinate sono in metri.

A(−1, −3, 4)B(−1, −4, −4)C(−1, 3, −4)
A = m²
15.ProbabilitàMedia
xp(x)10,3520,2530,0540,35μ = 2,4

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,25, 0,05, 0,35
σ =
16.ProbabilitàDifficile
n = 10, p = 0,4: P(X ≤ 1) = ?k012345678910

Si collaudano 10 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 = 10p = 0,4
P =
17.Statistica descrittivaMedia
152025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 44, 14, 56, 59, 42, 36, 55.

n = 7
s =
18.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 50 e deviazione standard 15. Trova il punteggio z z di un voto pari a 72,5.

μ = 50σ = 15x = 72,5
z =
19.Distribuzione normaleMedia
105 s117,8 sX + Y?

X è normale con media 60 s e deviazione standard 5 s; Y è indipendente e normale con media 45 s e deviazione standard 4 s. Trova la probabilità P che X + Y sia maggiore di 117,8 s. Arrotonda z a due decimali.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 117,8 s
P =
20.Distribuzione normaleDifficile
μ = 178x = ?99%

Supponi che le altezze degli uomini adulti abbiano una distribuzione normale con media 178 cm e deviazione standard 7 cm. Trova il valore x sotto il quale si trova il 99 % dei dati (il 99° percentile).

μ = 178σ = 7P = 99%
x = cm

3Soluzioni

1.Limiti

Risposta: L = 1

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) = 2x/(√(x2 + 2x) + x)

Dividi per x

f(x) = 2/(√(1 + 2/x) + 1)

Fai tendere x → ∞

L = 2/(1 + 1) = 1

Risposta

L = 1
2.Limiti

Risposta: L = 1,125

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

3·sin 3x/(8x) → 0/0

Seconda applicazione

9·cos 3x/8

Sostituisci x = 0

L = 9/8 = 1,125

Risposta

L = 1,125
3.Derivate

Risposta: f′(1) = 0,6667

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 per il logaritmo

f′(x) = 4x/(2x2 + 4)

Sostituisci

f′(1) = 4/6 = 0,6667

Risposta

f′(1) = 0,6667
4.Derivate

Risposta: x = 6

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 − 24x + 36 = 3·(x2 − 8x + 12)

Risolvi f′(x) = 0

x = 2 oppure x = 6

Qual è quale

f″(x) = 6x − 24: negativa in un massimo, positiva in un minimo.

f″(2) = −12, f″(6) = 12
x = 6

Risposta

x = 6
5.Integrali

Risposta: I = 1,742

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 = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x

Primitiva

∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x

Limiti

(−2·cos 2 + sin 2) − (0 + 0) = 1,742

Risposta

I = 1,742
6.Integrali

Risposta: A = 10,67

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

x2 = 4x → x = 0, x = 4

Integra superiore meno inferiore

A = [2x2 − 0,3333x3]04 = 10,67

Risposta

A = 10,67
7.Numeri complessi

Risposta: A (6 − j6)

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.

Effetto di w

|z/w| = |z|/0,5, arg(z/w) = arg z − 90°

Il punto

z/w = 6 − j6 → A

Risposta

A (6 − j6)
8.Numeri complessi

Risposta: A (3∠90°)

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| = 3
θ = −30°, 90°, −150°

Il punto

A = 3∠90°

Risposta

A (3∠90°)
9.Equazioni differenziali

Risposta: y(0.5) = 3,942

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) = 5
y′(0) = B − 1A → B = -2 + 5 = 3

Calcola

y(0,5) = (5 + 3·0,5)·e−0,5 = 3,942

Risposta

y(0,5) = 3,942
10.Equazioni differenziali

Risposta: m = 7,769 kg

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.

Imposta l’equazione

dm/dt = 10·0,05 − (10/200)·m = 0,5 − 0,05·m

Risolvi

Il fattore integrante è ert/V; la soluzione tende all’equilibrio c·V.

m(t) = 10 + (−10)·e−t/20

Sostituisci t

m(30) = 10 + (−10)·0,2231 = 7,769 kg

Risposta

m = 7,769 kg
11.Matrici e determinanti

Risposta: det A = 15

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 = 1, M₁₃ = 0

Sviluppo di Laplace

det A = 3·5 − 0·1 + 2·0 = 15

Risposta

det A = 15
12.Matrici e determinanti

Risposta: x = −5,4

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.

Determinante della matrice dei coefficienti

det A = 2·(−6) − (−3)·(−1) = −15

Sostituisci la colonna di x

det Aₓ = (−11)·(−6) − (−3)·5 = 81
x = 81/(−15) = −5,4

Risposta

x = −5,4
y = 0,06667
13.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: compb a = −2,949

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 = (−1)·(−1) + 5·(−3) + (−1)·6 = −20

Lunghezza di b

|b| = √((−1)² + (−3)² + 6²) = 6,782

Proiezione scalare

compb a = a·b/|b| = −20/6,782 = −2,949

Risposta

compb a = −2,949

Negativa: a ha una componente rivolta contro b.

14.Vettori: prodotto scalare e vettoriale

Risposta: A = 28 m²

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.

Vettori dei lati

AB = B − A = (0, −1, −8)
AC = C − A = (0, 6, −8)

Prodotto vettoriale

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = (−1)·(−8) − (−8)·6 = 56
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = (−8)·0 − 0·(−8) = 0
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = 0·6 − (−1)·0 = 0
|AB × AC| = √(56² + 0² + 0²) = 56

Area del triangolo

A = ½·56 = 28 m²

Risposta

A = 28 m²
15.Probabilità

Risposta: σ = 1,281

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 = 1·0,35 + 2·0,25 + 3·0,05 + 4·0,35 = 2,4

Media dei quadrati

E(X²) = 1·0,35 + 4·0,25 + 9·0,05 + 16·0,35 = 7,4

Varianza

Var(X) = 7,4 − 2,4² = 1,64
σ = √1,64 = 1,281

Risposta

σ = 1,281
16.Probabilità

Risposta: P = 0,04636

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) = 0,610 = 0,006047
P(X = 1) = 10·0,4·0,69 = 0,04031

Sommale

P = 0,006047 + 0,04031 = 0,04636

Risposta

P = 0,04636
17.Statistica descrittiva

Risposta: s = 15,59

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 = 306/7 = 43,71

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 0,2857² + (−29,71)² + 12,29² + 15,29² + (−1,714)² + (−7,714)² + 11,29² = 1457

Deviazione standard

s = √(1457/6) = 15,59

Risposta

s = 15,59
18.Statistica descrittiva

Risposta: z = 1,5

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 = (72,5 − 50)/15 = 1,5

Risposta

z = 1,5
19.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,02275

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 somma

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Standardizza

z = (117,8 − 105)/6,403 = 2

Coda superiore

P = 1 − Φ(2) = 1 − 0,9772 = 0,02275

Risposta

P = 0,02275
20.Distribuzione normale

Risposta: x = 194,3 cm

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) = 0,99 → z = 2,326

Ritorno a x

x = 178 + 2,326·7 = 194,28 cm

Risposta

x = 194,28 cm

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