Inžinerinė matematika: pasiruošimo paketas

Formulių lapai, pagrindiniai kiekvienos temos metodų žingsniai ir 20 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.

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).

Kompleksiniai skaičiai

Algebrinė forma
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Modulis ir argumentas
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Polinė ir rodiklinė forma
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Dalyba
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Sandauga ir dalmuo
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
Muavras
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
n-tojo laipsnio šaknys
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Kvadratinė lygtis, kai p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Metodas

  1. Nuspręskite, kokia forma tinka veiksmui: algebrinė a + jb sudėčiai ir atimčiai, polinė r∠θ daugybai, dalybai, laipsniams ir šaknims.
  2. Dauginkite išskleisdami su j² = −1; dalykite padaugindami skaitiklį ir vardiklį iš vardiklio jungtinio.
  3. Konvertuokite pagal r = √(a² + b²) ir θ iš taško (a, b) brėžinio (patikrinkite ketvirtį), o atgal – pagal a = r cos θ, b = r sin θ.
  4. Laipsniams naudokite Muavro formulę, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; zⁿ = R∠φ išvardykite visas n šaknų R1/n∠((φ + 360°k)/n).

Diferencialinės lygtys

Eksponentinis augimas / mažėjimas
dy/dt = ky → y = y0ekt
Pusėjimo trukmė
k = ln 2 / t½
Niutono aušimo dėsnis
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Integruojantysis daugiklis
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Maišymo talpa
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Matricos ir determinantai

2×2 determinantas
det = ad − bc
2×2 atvirkštinė matrica
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Produktas
(AB)ij = Σk AikBkj
Tikrinės reikšmės
det(A − λI) = 0
Kramerio taisyklė
xi = det(Ai)/det(A)

Vektoriai: skaliarinė ir vektorinė sandauga

Modulis
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vienetinis vektorius
û = a/|a|
Komponentės pagal kampą
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Skaliarinė sandauga
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a skaliarinė projekcija į b
a·b/|b|
Darbas
W = F·d
Vektorinė sandauga
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Plotai
lygiagretainis |a × b|, trikampis ½|a × b|
Momentas taško O atžvilgiu
MO = r × F, r = A − O
Gretasienio tūris
V = |a·(b × c)|

Metodas

  1. Kiekvieną vektorių užrašykite komponentėmis; jėgai, pateiktai moduliu ir kampu, naudokite F·cos θ ir F·sin θ.
  2. Ilgiams ir kryptims naudokite modulį √(x² + y² + z²) ir vienetinį vektorių a/|a|.
  3. Skaliarinę sandaugą naudokite kampams, projekcijoms, statmenumui ir darbui: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Vektorinę sandaugą naudokite statmeniems vektoriams, plotams ir momentams: atidžiai užrašykite tris komponentes, išlaikydami tvarką a × b.

Tikimybė

Priešingas įvykis
P(not A) = 1 − P(A)
Sudėties taisyklė
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Nepriklausomi įvykiai
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Sąlyginė tikimybė
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binominis skirstinys
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Aprašomoji statistika

Vidurkis
x̄ = Σx/n
Imties standartinis nuokrypis
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
vidurinė surikiuotų duomenų reikšmė
z įvertis
z = (x − μ)/σ
Normalusis skirstinys
68% intervale ±1σ, 95% intervale ±2σ

Normalusis skirstinys

z įvertis
z = (x − μ)/σ
Mažiau nei x
P(X < x) = Φ(z)
Daugiau nei x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tarp
Φ(z2) − Φ(z1)
Procentilis
x = μ + z·σ

Metodas

  1. Reikšmę paverskite z įverčiu: z = (x − μ)/σ.
  2. Lentelėje raskite Φ(z) – plotą į kairę nuo z.
  3. Plotui į dešinę naudokite 1 − Φ(z); intervalui atimkite du plotus į kairę.
  4. Procentiliui spręskite atvirkščiai: raskite plotą atitinkantį z, tada x = μ + z·σ.

2Uždaviniai

1.RibosVidutinis
xyy = L

Raskite ribą L = limx→∞ (1 − 2/x)x. Pateikite dešimtainę reikšmę.

f(x) = (1 − 2/x)xx → ∞
L =
2.RibosSunkus
xyx = 0

Raskite ribą L = limx→0 (1 − cos 2x)/(x²), kai x radianais.

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

Tegu f(x) = ln(2x2 + 5). Raskite f′(1).

f(x) = ln(2x2 + 5)x = 1
f′(1) =
4.IšvestinėsSunkus
xyx = 1

Funkcijos f(x) = 0,5x2 − 4x − 3 liestinė taške x = 1 kerta y ašį taške y = b. Raskite b.

f(x) = 0,5x2 − 4x − 3x = 1
b =
5.IntegralaiVidutinis
xy14

Apskaičiuokite I = ∫14 5/x dx.

f(x) = 5/x[1, 4]
I =
6.IntegralaiSunkus
xy1,5y = x²eˣ

Apskaičiuokite I = ∫₀1,5 x²·eˣ dx.

∫₀1,5 x²eˣ dx
I =
7.Kompleksiniai skaičiaiVidutinis
ReIm55−5−51010−10−10zABCD

Diagramoje pavaizduota z = −4 − j. Kai w = 0,5∠−90°, spustelėkite tašką, vaizduojantį z/w.

z = −4 − jw = 0,5∠−90°
  1. 1A (1 − j4)
  2. 2B (−2 + j8)
  3. 3C (−8 − j2)
  4. 4D (2 − j8)
8.Kompleksiniai skaičiaiSunkus
ReIm0,50,5−0,5−0,511−1−1θz

Naudodami Muavro teoremą, raskite z⁴ realiąją dalį, kai z = 1 + j.

z = 1 + jn = 4
Re(z⁴) =
9.Diferencialinės lygtysVidutinis
t (min)T (°C)16Ta​14 °C24 °C

4 °C gaiviojo gėrimo skardinė išimama iš šaldytuvo į 30 °C kambarį. Po 16 min temperatūra yra 14 °C. Ji kinta pagal Niutono aušimo dėsnį dT/dt = −k·(T − Tₐ). Kiek laiko nuo pradžios, t, reikia, kad temperatūra pasiektų 24 °C?

T0 = 4 °CTa = 30 °CT(16) = 14 °CT = 24 °C
t = min
10.Diferencialinės lygtysSunkus
t (min)m (kg)30 minm = ?

Talpoje yra 100 L gryno vandens. Sūrymas, kurio litre yra 0,25 kg druskos, įteka 4 L/min greičiu, o gerai išmaišytas tirpalas tokiu pat greičiu išteka. Kiek druskos m bus talpoje po 30 min?

V = 100 Lm0 = 0 kgc = 0,25 kg/Lr = 4 L/min
m = kg
11.Matricos ir determinantaiVidutinis
A =2−520−2−4−1−1−3

Raskite pateiktos 3×3 matricos A determinantą det A.

A = [2 −5 2; 0 −2 −4; −1 −1 −3]
det A =
12.Matricos ir determinantaiSunkus
A =6−266b =12−3

Išspręskite sistemą 6x − 2y = 12 ir 6x + 6y = −3. Raskite x.

6x − 2y = 126x + 6y = −3
x =
13.Vektoriai: skaliarinė ir vektorinė sandaugaVidutinis
xyzab

Raskite kampą θ tarp vektorių a = (3, 1, 6) ir b = (−3, 1, −4) laipsniais.

a = (3, 1, 6)b = (−3, 1, −4)
θ = °
14.Vektoriai: skaliarinė ir vektorinė sandaugaSunkus
xyzab

Kai a = (−5, −2, 1) ir b = (5, 1, 5), raskite vektorinės sandaugos a × b y komponentę (a × b)y.

a = (−5, −2, 1)b = (5, 1, 5)
(a × b)y =
15.TikimybėVidutinis
xp(x)00,310,3520,35μ = 1,05

Parodytam skirstiniui raskite X standartinį nuokrypį σ.

x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
σ =
16.TikimybėSunkus
€p(x)−100,69400,31900,01

Žaidimo kaina yra €10. Laimite €50 su tikimybe 0,3 ir €200 su tikimybe 0,01; kitu atveju nelaimite nieko. Statymas negrąžinamas. Raskite laukiamą grynąjį laimėjimą E(G) per žaidimą.

statymas = €10€50: p = 0,3€200: p = 0,01
E(G) = €
17.Aprašomoji statistikaVidutinis
152025303540455055

Raskite duomenų imties standartinį nuokrypį s: 12, 42, 27, 59, 11, 18.

n = 6
s =
18.Aprašomoji statistikaSunkus
z −2−1012

Egzamino rezultatai pasiskirstę normaliai, vidurkis 50, standartinis nuokrypis 10. Raskite rezultato 42 z įvertį z.

μ = 50σ = 10x = 42
z =
19.Normalusis skirstinysVidutinis
−3−2−10123znuspalvintas plotas dešinėje nuo z = 0,9633

Nuvilkite z, kad nuspalvintas plotas po standartine normaliąja kreive, dešinėje nuo z, būtų 0,9633. Raskite z dviejų ženklų po kablelio tikslumu.

A = 0,9633
z =
20.Normalusis skirstinysSunkus
μ = 65x = ?97,5%

Tarkime, kad egzamino rezultatai pasiskirstę normaliai, vidurkis 65 tšk., standartinis nuokrypis 10 tšk.. Raskite reikšmę x, už kurią mažesnės yra 97,5 % reikšmių (97,5-asis procentilis).

μ = 65σ = 10P = 97,5%
x = tšk.

3Tirpalai

1.Ribos

Atsakymas: L = 0,1353

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).

Logaritmuokite

ln L = limx→∞ x·ln(1 − 2/x)

Apskaičiuokite

ln(1 + u)/u → 1, kai u → 0, todėl x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 1·(−2) = −2

Grįžkite nuo logaritmo

L = e−2 = 0,1353

Atsakymas

L = 0,1353
2.Ribos

Atsakymas: L = 2

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).

Pirmasis taikymas

2·sin 2x/(2x) → 0/0

Antrasis taikymas

4·cos 2x/2

Įstatykite x = 0

L = 4/2 = 2

Atsakymas

L = 2
3.Išvestinės

Atsakymas: f′(1) = 0,5714

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.

Grandinės taisyklė logaritmui

f′(x) = 4x/(2x2 + 5)

Įstatykite

f′(1) = 4/7 = 0,5714

Atsakymas

f′(1) = 0,5714
4.Išvestinės

Atsakymas: b = −3,5

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.

Taškas ir krypties koeficientas

f(1) = −6,5
f′(x) = x − 4 → f′(1) = −3

Liestinė, kai x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −6,5 − (−3)·1 = −3,5

Atsakymas

b = −3,5
5.Integralai

Atsakymas: I = 6,931

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.

Pirmykštė funkcija

F(x) = 5·ln x

Įstatykite rėžius

I = 5·(ln 4 − ln 1) = 5·ln 4 = 6,931

Atsakymas

I = 6,931
6.Integralai

Atsakymas: I = 3,602

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

4,482·(1,25) − 1·2 = 3,602

Atsakymas

I = 3,602
7.Kompleksiniai skaičiai

Atsakymas: D (2 − j8)

Polinė forma: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, kur r = |z| ir θ = arg z. Atgal į algebrinę formą: a = r cos θ, b = r sin θ. Argumentui reikia ketvirčio: θ = atan(b/a) tik kai a > 0; kai a < 0, pridėkite arba atimkite 180°. Polinėje formoje daugyba paprasta: modulius sudauginkite ir argumentus sudėkite; dalydami modulius padalykite, o argumentus atimkite.

w poveikis

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

Taškas

z/w = 2 − j8 → D

Atsakymas

D (2 − j8)
8.Kompleksiniai skaičiai

Atsakymas: Re(z⁴) = −4

Muavro formulė ir šaknys: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Lygtis zⁿ = R∠φ turi lygiai n šaknų, visų modulis R1/n, o argumentai (φ + 360°·k)/n, kai k = 0, 1, …, n − 1: jos tolygiai išsidėsčiusios apskritime, 360°/n atstumu viena nuo kitos. Kvadratinė lygtis z² + pz + q = 0, kai p² < 4q, turi kompleksines šaknis z = −p/2 ± j√(q − p²/4); daugianaris su realiais koeficientais kompleksines šaknis visada turi jungtinėmis poromis a ± jb.

Polinė forma

z = 1 + j = √2∠45°

Muavras

z⁴ = (√2)⁴∠180° = 4∠180°

Algebrinė forma

z⁴ = 4·(cos 180° + j sin 180°) = −4
Re(z⁴) = −4

Atsakymas

Re(z⁴) = −4
9.Diferencialinės lygtys

Atsakymas: t = 48,32 min

Pirmos eilės diferencialinės lygtys: lygties dy/dt = k·y sprendinys yra y = y₀·ekt (augimas, kai k > 0, mažėjimas, kai k < 0); pusėjimo trukmė T duoda k = ln 2/T. Niutono aušimo dėsnis dT/dt = −k·(T − Tₐ) duoda T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Tiesinė lygtis y′ + p(x)·y = q(x) sprendžiama su integruojančiuoju daugikliu μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, todėl μy = ∫μq dx + C.

Aušimo konstanta

k = ln(-26/-16)/16 = 0,03034 min⁻¹

Laikas iki tikslinės temperatūros

t = ln(-26/(−6))/0,03034 = 48,32 min

Atsakymas

t = 48,32 min
10.Diferencialinės lygtys

Atsakymas: m = 17,47 kg

Pirmos eilės diferencialinės lygtys: lygties dy/dt = k·y sprendinys yra y = y₀·ekt (augimas, kai k > 0, mažėjimas, kai k < 0); pusėjimo trukmė T duoda k = ln 2/T. Niutono aušimo dėsnis dT/dt = −k·(T − Tₐ) duoda T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Tiesinė lygtis y′ + p(x)·y = q(x) sprendžiama su integruojančiuoju daugikliu μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, todėl μy = ∫μq dx + C.

Sudarykite lygtį

dm/dt = 4·0,25 − (4/100)·m = 1 − 0,04·m

Išspręskite

Integruojantysis daugiklis yra ert/V; sprendinys artėja prie pusiausvyrinės reikšmės c·V.

m(t) = 25 + (−25)·e−t/25

Įstatykite t

m(30) = 25 + (−25)·0,3012 = 17,47 kg

Atsakymas

m = 17,47 kg
11.Matricos ir determinantai

Atsakymas: det A = −20

Matricos: 2×2 matricos determinantas yra ad − bc. 3×3 atveju skleiskite pagal eilutę: kiekvienas elementas dauginamas iš 2×2 matricos, likusios išbraukus jo eilutę ir stulpelį, determinanto, su besikeičiančiais ženklais + − +. Tikrinės reikšmės λ tenkina det(A − λI) = 0; 2×2 atveju tai λ² − (pėdsakas)·λ + det = 0.

Pirmosios eilutės 2×2 minorai

M₁₁ = 2, M₁₂ = −4, M₁₃ = −2

Skleidinys pagal eilutę

det A = 2·2 − (−5)·(−4) + 2·(−2) = −20

Atsakymas

det A = −20
12.Matricos ir determinantai

Atsakymas: x = 1,375

Matricos: 2×2 matricos determinantas yra ad − bc. 3×3 atveju skleiskite pagal eilutę: kiekvienas elementas dauginamas iš 2×2 matricos, likusios išbraukus jo eilutę ir stulpelį, determinanto, su besikeičiančiais ženklais + − +. Tikrinės reikšmės λ tenkina det(A − λI) = 0; 2×2 atveju tai λ² − (pėdsakas)·λ + det = 0.

Koeficientų matricos determinantas

det A = 6·6 − (−2)·6 = 48

Pakeiskite x stulpelį

det Aₓ = 12·6 − (−2)·(−3) = 66
x = 66/48 = 1,375

Atsakymas

x = 1,375
y = −1,875
13.Vektoriai: skaliarinė ir vektorinė sandauga

Atsakymas: θ = 157,7 °

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.

Skaliarinė sandauga

a·b = 3·(−3) + 1·1 + 6·(−4) = −32

Moduliai

|a| = √(3² + 1² + 6²) = 6,782
|b| = √((−3)² + 1² + (−4)²) = 5,099

Kampas

cos θ = −32/(6,782·5,099) = −0,9253
θ = arccos(−0,9253) = 157,7°

Atsakymas

θ = 157,7°
14.Vektoriai: skaliarinė ir vektorinė sandauga

Atsakymas: (a × b)y = 30

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.

Vektorinė sandauga komponentėmis

(a × b)x = aybz − azby = (−2)·5 − 1·1 = −11
(a × b)y = azbx − axbz = 1·5 − (−5)·5 = 30
(a × b)z = axby − aybx = (−5)·1 − (−2)·5 = 5

Prašoma komponentė

(a × b)y = 30

Atsakymas

(a × b)y = 30

Patikra: a × b yra statmena abiem vektoriams, todėl jos skaliarinė sandauga su a ir su b lygi nuliui.

15.Tikimybė

Atsakymas: σ = 0,8047

Diskretieji atsitiktiniai dydžiai: tikimybių skirstinys išvardija kiekvieną reikšmę x, kurią dydis gali įgyti, su jos tikimybe p(x); tikimybės yra tarp 0 ir 1, o jų suma lygi 1. Laukiamoji vertė (vidurkis) yra E(X) = Σx·p(x), ilgalaikis vidurkis. Dispersija yra Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², o standartinis nuokrypis σ = √Var(X). Tiesiniam pokyčiui Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) ir σY = |a|·σX; konstantos pridėjimas sklaidos nekeičia.

Vidurkis

μ = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05

Kvadratų vidurkis

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75

Dispersija

Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047

Atsakymas

σ = 0,8047
16.Tikimybė

Atsakymas: E(G) = 7 €

Diskretieji atsitiktiniai dydžiai: tikimybių skirstinys išvardija kiekvieną reikšmę x, kurią dydis gali įgyti, su jos tikimybe p(x); tikimybės yra tarp 0 ir 1, o jų suma lygi 1. Laukiamoji vertė (vidurkis) yra E(X) = Σx·p(x), ilgalaikis vidurkis. Dispersija yra Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², o standartinis nuokrypis σ = √Var(X). Tiesiniam pokyčiui Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) ir σY = |a|·σX; konstantos pridėjimas sklaidos nekeičia.

Grynosios baigtys

G: 40 (p = 0,3), 190 (p = 0,01), −10 (p = 0,69)

Laukiamoji vertė

E(G) = 40·0,3 + 190·0,01 − 10·0,69 = 7 €

Atsakymas

E(G) = 7 €

Teigiama vertė reiškia, kad vidutiniškai laimite pinigų.

17.Aprašomoji statistika

Atsakymas: s = 18,99

Aprašomoji statistika: vidurkis – suma, padalyta iš n; mediana – surikiuotų duomenų vidurinė reikšmė (kai n lyginis – dviejų vidurinių vidurkis). Imties standartinis nuokrypis s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z įvertis z = (x − μ)/σ parodo, per kiek standartinių nuokrypių reikšmė nutolusi nuo vidurkio.

Vidurkis

x̄ = 169/6 = 28,17

Nuokrypių kvadratai

Σ(x − x̄)² = (−16,17)² + 13,83² + (−1,167)² + 30,83² + (−17,17)² + (−10,17)² = 1803

Standartinis nuokrypis

s = √(1803/5) = 18,99

Atsakymas

s = 18,99
18.Aprašomoji statistika

Atsakymas: z = −0,8

Aprašomoji statistika: vidurkis – suma, padalyta iš n; mediana – surikiuotų duomenų vidurinė reikšmė (kai n lyginis – dviejų vidurinių vidurkis). Imties standartinis nuokrypis s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z įvertis z = (x − μ)/σ parodo, per kiek standartinių nuokrypių reikšmė nutolusi nuo vidurkio.

Standartizuokite

z = (42 − 50)/10 = −0,8

Atsakymas

z = −0,8
19.Normalusis skirstinys

Atsakymas: z = −1,79

Nuo ploto atgal prie z: Φ(z) yra plotas kairėje nuo z. Kairiosios uodegos plotui A lentelėje raskite z, kai Φ(z) = A. Dešiniosios uodegos plotas A reiškia Φ(z) = 1 − A. Centrinis plotas A tarp −z ir z palieka (1 − A)/2 kiekvienoje uodegoje, taigi Φ(z) = (1 + A)/2. Reikšmei x naudokite x = μ + zσ.

Plotas kairėje nuo z

Φ(z) = 1 − 0,9633 = 0,0367

Skaitykite z lentelę atvirkščiai

Lentelėje suraskite 0,0367 ir nuskaitykite z.

z = −1,79

Atsakymas

z = −1,79
20.Normalusis skirstinys

Atsakymas: x = 84,6 tšk.

Normalusis skirstinys: reikšmę x paverskite z įverčiu z = (x − μ)/σ, kuris parodo, per kiek standartinių nuokrypių reikšmė nutolusi nuo vidurkio. z lentelė (arba Φ(z)) duoda plotą į kairę nuo z, t. y. P(X < x). Plotas į dešinę lygus 1 − Φ(z), o plotas tarp dviejų reikšmių – jų plotų skirtumui.

Procentilio z

Φ(z) = 0,975 → z = 1,96

Atgal į x

x = 65 + 1,96·10 = 84,6 tšk.

Atsakymas

x = 84,6 tšk.

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics