시스템이 t ≥ 0에서 y″ + y′ + 16.25y = 81.25을 따르며 정지 상태에서 출발합니다: y(0) = 0, y′(0) = 0. 계단 응답의 최댓값 ymax을(를) 구하시오.
y″ + y′ + 16.25y = 81.25y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.행렬과 행렬식보통
주어진 3×3 행렬 A의 행렬식 det A를 구하세요.
A = [1 −1 −1; 4 −3 −5; 4 −2 4]
det A =
12.행렬과 행렬식어려움
연립방정식 −3x − 6y = −1, 6x + 5y = 6을 푸세요. x를 구하세요.
−3x − 6y = −16x + 5y = 6
x =
13.벡터: 내적과 외적보통
벡터 a = (−6, −2, −6)와 b = (−5, 1, k)가 서로 수직이 되는 k의 값을 구하시오.
a = (−6, −2, −6)b = (−5, 1, k)
k =
14.벡터: 내적과 외적어려움
한 꼭짓점에서 나오는 모서리가 a = (5, −1, −1), b = (4, −1, −4), c = (−5, 5, −1)인 평행육면체의 부피 V을(를) 구하시오.
a = (5, −1, −1)b = (4, −1, −4)c = (−5, 5, −1)
V =
15.확률보통
12명 중에서 2명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.
n = 12k = 2
N =
16.확률어려움
부품 9개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.3로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?
n = 9p = 0.3
P =
17.기술통계보통
자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 52, 17, 25, 33, 48, 12, 26.
n = 7
s =
18.기술통계어려움
시험 점수는 평균 70, 표준편차 15인 정규분포를 따릅니다. 100점의 z점수 z를 구하세요.
μ = 70σ = 15x = 100
z =
19.정규분포보통
IQ 점수은(는) 평균 100 점, 표준편차 15 점인 정규분포를 따릅니다. 70.75에서 115.75 점 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.
μ = 100σ = 15x1 = 70.75x2 = 115.75
P =
20.정규분포어려움
한 집단에서 남성의 키 X와 여성의 키 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 180 cm, 표준편차 10 cm이고 Y는 평균 170 cm, 표준편차 12 cm입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.
μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
3용액
1.극한
답: L = −1
극한: 먼저 직접 대입해 보세요. 0/0이 나오면 먼저 식을 간단히 하세요: 인수분해해서 공통인수를 약분하거나, 켤레식을 곱합니다. x → ∞일 때는 분자와 분모를 x의 최고차항으로 나눕니다. 로피탈 정리: f/g가 0/0 또는 ∞/∞ 꼴이면 lim f/g = lim f′/g′이며, 분자와 분모를 (몫의 미분법이 아니라) 각각 따로 미분합니다.
최고차항으로 나누기
(−5 + 4/x + (−2)/x2)/(5 + 5/x + 9/x2)
x → ∞
L = −5/5 = −1
답
L = −1
차수가 같으면 극한은 최고차항 계수의 비입니다.
2.극한
답: L = 12.5
극한: 먼저 직접 대입해 보세요. 0/0이 나오면 먼저 식을 간단히 하세요: 인수분해해서 공통인수를 약분하거나, 켤레식을 곱합니다. x → ∞일 때는 분자와 분모를 x의 최고차항으로 나눕니다. 로피탈 정리: f/g가 0/0 또는 ∞/∞ 꼴이면 lim f/g = lim f′/g′이며, 분자와 분모를 (몫의 미분법이 아니라) 각각 따로 미분합니다.
정적분: ∫ₐᵇ f(x) dx는 a부터 b까지 그래프와 x축 사이의 부호 있는 넓이입니다. 원시함수 F(F′ = f)를 구하고 F(b) − F(a)를 계산합니다. 거듭제곱 법칙: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). 두 곡선 사이의 넓이는 ∫(위 − 아래) dx입니다.
원시함수
F(x) = 3·ln x
위끝과 아래끝 대입하기
I = 3·(ln 5 − ln 1) = 3·ln 5 = 4.828
답
I = 4.828
6.적분
답: I = 37.59
부분적분: ∫u·dv = u·v − ∫v·du이며, 곱의 미분법에서 나옵니다. u는 미분하면 더 간단해지는 인수(x의 거듭제곱 또는 ln x)로, dv는 적분할 수 있는 인수(eˣ, sin x, cos x, 또는 u = ln x일 때의 x)로 고르세요. 정적분에서는 u·v를 양 끝에서 계산합니다: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. x² 인수는 두 번 적용해야 합니다.
첫 번째 단계
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
두 번째 단계
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
극한
12.18·(3.25) − 1·2 = 37.59
답
I = 37.59
7.복소수
답: θ = −0.6202 rad
극형식: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ이며 r = |z|, θ = arg z입니다. 직각 형식으로 되돌리면 a = r cos θ, b = r sin θ입니다. 편각은 사분면을 따져야 합니다. θ = atan(b/a)는 a > 0일 때만 맞고, a < 0이면 180°를 더하거나 뺍니다. 극형식에서는 곱셈이 쉽습니다. 절댓값을 곱하고 편각을 더하며, 나눗셈은 절댓값을 나누고 편각을 뺍니다.
절댓값
r = √(49 + 25) = 8.602
라디안 단위의 편각
θ = −35.54° = −35.54·π/180 = −0.6202 rad
지수 형식
z = 8.602·e−j0.6202
답
θ = −0.6202 rad
8.복소수
답: Re(z⁵) = 4
드무아브르와 거듭제곱근: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. 방정식 zⁿ = R∠φ는 정확히 n개의 근을 가지며, 모두 절댓값이 R1/n이고 편각은 k = 0, 1, …, n − 1에 대해 (φ + 360°·k)/n입니다. 근들은 원 위에 360°/n 간격으로 고르게 놓입니다. p² < 4q인 이차방정식 z² + pz + q = 0은 복소수 근 z = −p/2 ± j√(q − p²/4)를 가지며, 실수 계수 다항식의 복소수 근은 항상 켤레 쌍 a ± jb로 나타납니다.
극형식
z = −1 + j = √2∠135°
드무아브르
z⁵ = (√2)⁵∠675° = 5.657∠−45°
직각 형식
z⁵ = 5.657·(cos −45° + j sin −45°) = 4 − j4
Re(z⁵) = 4
답
Re(z⁵) = 4
9.미분방정식
답: y(1.5) = 0.02777
2계 선형 방정식: y″ + b·y′ + c·y = 0에서 y = ert를 시도하면 특성방정식 r² + b·r + c = 0을 얻습니다. 서로 다른 두 실근 r₁ ≠ r₂이면 y = A·er₁t + B·er₂t(과감쇠), 중근 r이면 y = (A + Bt)·ert(임계감쇠), 복소근 −α ± jω이면 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(부족감쇠, 진동)입니다. 초기값 y(0)과 y′(0)이 A와 B를 정합니다. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0으로 쓰면 ωn은 고유 진동수, ζ는 감쇠비이며, ζ < 1이면 진동합니다. 입력이 일정한 y″ + by′ + cy = c·K의 해는 정상값 K에 자유 응답을 더한 것입니다.
중근
(r + 3)² = 0 → r = −3
상수
A = y(0) = 1
y′(0) = B − 3A → B = -2 + 3 = 1
계산하기
y(1.5) = (1 + 1·1.5)·e−4.5 = 0.02777
답
y(1.5) = 0.02777
10.미분방정식
답: ymax = 8.376
2계 선형 방정식: y″ + b·y′ + c·y = 0에서 y = ert를 시도하면 특성방정식 r² + b·r + c = 0을 얻습니다. 서로 다른 두 실근 r₁ ≠ r₂이면 y = A·er₁t + B·er₂t(과감쇠), 중근 r이면 y = (A + Bt)·ert(임계감쇠), 복소근 −α ± jω이면 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(부족감쇠, 진동)입니다. 초기값 y(0)과 y′(0)이 A와 B를 정합니다. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0으로 쓰면 ωn은 고유 진동수, ζ는 감쇠비이며, ζ < 1이면 진동합니다. 입력이 일정한 y″ + by′ + cy = c·K의 해는 정상값 K에 자유 응답을 더한 것입니다.
정상값과 근
yss = 5, r = −0.5 ± 4j
초기값으로부터 구한 상수
y(0) = 5 + A = 0 → A = −5
y′(0) = −0.5A + 4B = 0 → B = −0.625
최고점
t = π/4 = 0.7854
ymax = 5·(1 + e−0.5·π/4) = 8.376
답
ymax = 8.376
11.행렬과 행렬식
답: det A = 10
행렬: 2×2 행렬의 행렬식은 ad − bc입니다. 3×3은 한 행을 따라 전개합니다: 각 성분에 그 행과 열을 지우고 남은 2×2 행렬의 행렬식을 곱하고, 부호는 + − +로 번갈아 붙입니다. 고윳값 λ는 det(A − λI) = 0을 만족하며, 2×2에서는 λ² − (대각합)·λ + det = 0입니다.
첫째 행의 2×2 소행렬식
M₁₁ = −22, M₁₂ = 36, M₁₃ = 4
여인수 전개
det A = 1·(−22) − (−1)·36 + (−1)·4 = 10
답
det A = 10
12.행렬과 행렬식
답: x = 1.476
행렬: 2×2 행렬의 행렬식은 ad − bc입니다. 3×3은 한 행을 따라 전개합니다: 각 성분에 그 행과 열을 지우고 남은 2×2 행렬의 행렬식을 곱하고, 부호는 + − +로 번갈아 붙입니다. 고윳값 λ는 det(A − λI) = 0을 만족하며, 2×2에서는 λ² − (대각합)·λ + det = 0입니다.
계수 행렬의 행렬식
det A = (−3)·5 − (−6)·6 = 21
x 열 바꾸기
det Aₓ = (−1)·5 − (−6)·6 = 31
x = 31/21 = 1.476
답
x = 1.476
y = −0.5714
13.벡터: 내적과 외적
답: k = 4.667
내적:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ는 스칼라입니다. 두 벡터 사이의 각도를 cos θ = a·b/(|a|·|b|)로 구할 수 있고, 두 벡터가 수직이면 0입니다. a를 b 위에 투영한 스칼라 투영은 a·b/|b|이며, 일정한 힘 F가 변위 d만큼 움직이는 동안 한 일은 W = F·d입니다.
내적이 0
a·b = (−6)·(−5) + (−2)·1 + (−6)·k = 0
28 + (−6)·k = 0
k 구하기
k = −28/(−6) = 4.667
답
k = 4.667
14.벡터: 내적과 외적
답: V = 66
외적:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)는 두 벡터에 모두 수직이고, |a × b| = |a|·|b|·sin θ는 두 벡터가 만드는 평행사변형의 넓이입니다(삼각형은 그 절반). 순서가 중요합니다: b × a = −(a × b). 점 A에 작용하는 힘 F의 점 O에 대한 모멘트는 MO = r × F이며, r = A − O입니다.
외적 b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = (−1)·(−1) − (−4)·5 = 21
(b × c)y = bzcx − bxcz = (−4)·(−5) − 4·(−1) = 24
(b × c)z = bxcy − bycx = 4·5 − (−1)·(−5) = 15
a와의 내적
a·(b × c) = 5·21 + (−1)·24 + (−1)·15 = 66
V = |66| = 66
답
V = 66
15.확률
답: N = 66
확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
조합
C(12, 2) = (12·11)/(2·1) = 66
답
N = 66
16.확률
답: P = 0.196
확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
고장 0개와 1개
P(X = 0) = 0.79 = 0.04035
P(X = 1) = 9·0.3·0.78 = 0.1556
더하기
P = 0.04035 + 0.1556 = 0.196
답
P = 0.196
17.기술통계
답: s = 15
기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.
기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.
표준화하기
z = (100 − 70)/15 = 2
답
z = 2
19.정규분포
답: P = 0.8276
정규분포: 값 x를 z점수 z = (x − μ)/σ로 바꾸면 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지 알 수 있습니다. z표(또는 Φ(z))는 z 왼쪽의 넓이, 즉 P(X < x)를 줍니다. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)이고, 두 값 사이의 넓이는 두 넓이의 차입니다.