Matematinė analizė 1: pasiruošimo paketas

Formulių lapai, pagrindiniai kiekvienos temos metodų žingsniai ir 8 uždavinių, o pilni sprendimai pateikti gale.

Nauji uždaviniaiAtgal į kursą

Spausdinimo lange pasirinkite „Išsaugoti kaip PDF“, kad nuosavą kopiją išsaugotumėte savo įrenginyje.

1Formulės ir metodai

Ribos

Tiesioginis įstatymas
pirmiausia įstatykite x = a; 0/0 reiškia, kad reikia suprastinti
Išskaidykite dauginamaisiais ir suprastinkite
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Jungtinis reiškinys
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Ribos begalybėje
dalykite iš aukščiausio x laipsnio; kai laipsniai lygūs, riba lygi vyriausiųjų koeficientų santykiui
Ypatingoji riba
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Lopitalio taisyklė
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Išvestinės

Laipsnio išvestinė
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Sandaugos taisyklė
(uv)′ = u′v + uv′
Dalmens išvestinė
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Grandinės taisyklė
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Pagrindinės išvestinės
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Metodas

  1. Nustatykite struktūrą: suma, sandauga, dalmuo ar sudėtinė funkcija.
  2. Kiekvienam x laipsniui taikykite laipsninės funkcijos išvestinės taisyklę.
  3. Kur reikia, taikykite sandaugos, dalmens arba sudėtinės funkcijos išvestinės taisyklę.
  4. Suprastinkite ir, jei prašoma, apskaičiuokite reikšmę taške.

Optimizavimas

Metodas
užrašykite Q(x) su vienu kintamuoju, išspręskite Q′(x) = 0, patikrinkite Q″ arba intervalo galus
Maksimumas
Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Minimumas
Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Uždaras cilindras
V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Pelnas
P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

Integralai

Laipsnio išvestinė
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Apibrėžtinis integralas
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Pagrindiniai integralai
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Plotas tarp kreivių
∫ab (f − g) dx

Metodas

  1. Kai įmanoma, pointegralinę funkciją perrašykite kaip paprastų narių sumą.
  2. Taikykite laipsninės funkcijos taisyklę: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), o ex, 1/x, sin ir cos – lentelinius integralus.
  3. Keitinį naudokite, kai matote funkciją kartu su jos išvestine.
  4. Apibrėžtiniam integralui apskaičiuokite F(b) − F(a).

2Uždaviniai

1.RibosVidutinis
xyy = L

Raskite ribą L = limx→∞ (√(x2 − 3x) − x).

f(x) = √(x2 − 3x) − xx → ∞
L =
2.RibosSunkus
xyx = 0

Raskite ribą L = limx→0 ln(1 + 5x)/sin(4x), kai x radianais.

f(x) = ln(1 + 5x)/sin(4x)x → 0
L =
3.IšvestinėsVidutinis
xyx = 1,5

Tegu f(x) = x2·e−x. Raskite f′(1,5).

f(x) = x2·e−xx = 1,5
f′(1.5) =
4.IšvestinėsSunkus
xy

Tegu f(x) = x3 + 3x2 − 4. Raskite lokaliojo maksimumo x koordinatę x.

f(x) = x3 + 3x2 − 4
x =
5.OptimizavimasVidutinis
rh

Uždara cilindrinė skardinė (su viršumi ir dugnu) turi talpinti 500 cm³. Sunaudojamo metalo kiekis proporcingas visam paviršiaus plotui. Raskite spindulį r, kuriam esant sunaudojama mažiausiai medžiagos.

V = 500 cm³
r = cm
6.OptimizavimasSunkus
qP(q)maksimumas

Maža įmonė savo produktą parduoda už pastovią rinkos kainą €80 už vienetą. q vienetų gamybos sąnaudos C(q) = 14500 + 36q + 0,02q² eurų. Raskite gamybos apimtį q, kuriai esant pelnas didžiausias.

p = €80C = 14500 + 36q + 0,02q²
q = vnt.
7.IntegralaiVidutinis
xy01

Apskaičiuokite I = ∫01 2x·(x² + 1)1 dx.

f(x) = 2x·(x² + 1)1[0, 1]
I =
8.IntegralaiSunkus
xy0,5y = x²eˣ

Apskaičiuokite I = ∫₀0,5 x²·eˣ dx.

∫₀0,5 x²eˣ dx
I =

3Tirpalai

1.Ribos

Atsakymas: L = −1,5

Ribos: pirmiausia pabandykite tiesiogiai įstatyti. Jei gaunate 0/0, pirmiausia suprastinkite: išskaidykite dauginamaisiais ir suprastinkite bendrą daugiklį arba padauginkite iš jungtinio reiškinio. Kai x → ∞, skaitiklį ir vardiklį padalykite iš aukščiausio x laipsnio. Lopitalio taisyklė: jei f/g duoda 0/0 arba ∞/∞, tai lim f/g = lim f′/g′, skaitiklį ir vardiklį diferencijuojant atskirai (ne pagal dalmens išvestinės taisyklę).

Padauginkite iš jungtinio reiškinio

f(x) = −3x/(√(x2 − 3x) + x)

Padalykite iš x

f(x) = −3/(√(1 + (−3)/x) + 1)

Tegu x → ∞

L = −3/(1 + 1) = −1,5

Atsakymas

L = −1,5
2.Ribos

Atsakymas: L = 1,25

Ribos: pirmiausia pabandykite tiesiogiai įstatyti. Jei gaunate 0/0, pirmiausia suprastinkite: išskaidykite dauginamaisiais ir suprastinkite bendrą daugiklį arba padauginkite iš jungtinio reiškinio. Kai x → ∞, skaitiklį ir vardiklį padalykite iš aukščiausio x laipsnio. Lopitalio taisyklė: jei f/g duoda 0/0 arba ∞/∞, tai lim f/g = lim f′/g′, skaitiklį ir vardiklį diferencijuojant atskirai (ne pagal dalmens išvestinės taisyklę).

Lopitalio taisyklė

L = limx→0 [5/(1 + 5x)]/[4·cos 4x]

Įstatykite x = 0

L = 5/4 = 1,25

Atsakymas

L = 1,25
3.Išvestinės

Atsakymas: f′(1.5) = 0,1673

Diferencijavimas: išvestinė f′(x) – tai grafiko krypties koeficientas taške x. Laipsnio taisyklė: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Sandaugos taisyklė: (uv)′ = u′v + uv′. Grandinės taisyklė: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Kur f′(x) = 0, grafikas turi horizontalią liestinę: maksimumą, minimumą arba balno tašką.

Sandaugos taisyklė

f′(x) = u′v + uv′ = e−x·(2x + (−1)·x2)

Įstatykite

f′(1,5) = 0,2231·(3 + (−2,25)) = 0,1673

Atsakymas

f′(1,5) = 0,1673
4.Išvestinės

Atsakymas: x = −2

Diferencijavimas: išvestinė f′(x) – tai grafiko krypties koeficientas taške x. Laipsnio taisyklė: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Sandaugos taisyklė: (uv)′ = u′v + uv′. Grandinės taisyklė: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Kur f′(x) = 0, grafikas turi horizontalią liestinę: maksimumą, minimumą arba balno tašką.

Išvestinė

f′(x) = 3x2 + 6x = 3·(x2 + 2x)

Išspręskite f′(x) = 0

x = −2 arba x = 0

Kuris yra kuris

f″(x) = 6x + 6: neigiama maksimume, teigiama minimume.

f″(−2) = −6, f″(0) = 6
x = −2

Atsakymas

x = −2
5.Optimizavimas

Atsakymas: r = 4,301 cm

Optimizavimas: optimizuojamą dydį užrašykite kaip vieno kintamojo funkciją, kitą kintamąjį pašalindami pagal ribojimą. Išvestinę prilyginkite nuliui ir išspręskite. Patikrinkite, ar kritinis taškas yra maksimumas ar minimumas (pagal antrąją išvestinę arba pirmosios išvestinės ženklo pokytį) ir ar jis yra leistinoje srityje; galinis taškas, pavyzdžiui, nulinio ilgio kraštinė, nėra atsakymas.

Plotas kaip r funkcija

h = 500/(πr²)
A(r) = 2πr² + 1000/r

Prilyginkite išvestinę nuliui

A″(r) = 4π + 2000/r³ > 0, todėl tai minimumas.

4πr − 1000/r² = 0 → r = ∛(500/(2π)) = 4,301 cm

Aukštis ir plotas

h = 500/(π·4,301²) = 2r = 8,603 cm
A = 2π·4,301² + 1000/4,301 = 348,7 cm²

Atsakymas

r = 4,301 cm

Pigiausios uždaros skardinės aukštis lygus jos pločiui: h = 2r.

6.Optimizavimas

Atsakymas: q = 1100 vnt.

Optimizavimas: optimizuojamą dydį užrašykite kaip vieno kintamojo funkciją, kitą kintamąjį pašalindami pagal ribojimą. Išvestinę prilyginkite nuliui ir išspręskite. Patikrinkite, ar kritinis taškas yra maksimumas ar minimumas (pagal antrąją išvestinę arba pirmosios išvestinės ženklo pokytį) ir ar jis yra leistinoje srityje; galinis taškas, pavyzdžiui, nulinio ilgio kraštinė, nėra atsakymas.

Pelno funkcija

P(q) = 80q − (14500 + 36q + 0,02q²) = −0,02q2 + 44q − 14500

Prilyginkite išvestinę nuliui

P″(q) = −0,04 < 0, todėl tai maksimumas.

44 − 0,04q = 0 → q = 1100

Didžiausias pelnas

P = 44·1100 − 0,02·1100² − 14500 = €9700

Atsakymas

q = 1100
7.Integralai

Atsakymas: I = 1,5

Apibrėžtiniai integralai: ∫ₐᵇ f(x) dx – tai ženklą turintis plotas tarp grafiko ir x ašies nuo a iki b. Raskite pirmykštę funkciją F (F′ = f) ir apskaičiuokite F(b) − F(a). Laipsnio taisyklė: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Plotas tarp dviejų kreivių yra ∫(viršutinė − apatinė) dx.

Keitinys

u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u1 du

Integruokite ir įstatykite rėžius

I = [u2/2]12 = (4 − 1)/2 = 1,5

Atsakymas

I = 1,5
8.Integralai

Atsakymas: I = 0,0609

Integravimas dalimis: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, išplaukia iš sandaugos diferencijavimo taisyklės. Kaip u rinkitės dauginamąjį, kuris diferencijuojant tampa paprastesnis (x laipsnį ar ln x), o kaip dv – dauginamąjį, kurį galite suintegruoti (eˣ, sin x, cos x arba x, kai u = ln x). Apibrėžtiniam integralui u·v apskaičiuokite abiejose ribose: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Dauginamajam x² reikia dviejų ciklų.

Pirmasis ciklas

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

Antrasis ciklas

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

Ribos

1,649·(1,25) − 1·2 = 0,0609

Atsakymas

I = 0,0609

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1