Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.
1Formula dan kaedah
Kamiran
Petua kuasa
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Kamiran tentu
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Kamiran lazim
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Luas antara lengkung
∫ab (f − g) dx
Kaedah
Tulis semula kamiran sebagai hasil tambah sebutan ringkas jika boleh.
Gunakan petua kuasa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), dan kamiran piawai untuk ex, 1/x, sin dan cos.
Gunakan penggantian apabila anda melihat satu fungsi dan terbitannya bersama.
Untuk kamiran tentu, nilaikan F(b) − F(a).
Jujukan & siri
Jujukan aritmetik
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Jujukan geometri
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Siri geometri tak terhingga
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
Siri-p
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Ujian nisbah
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Jejari penumpuan
R = lim |ck/ck+1|
Polinomial Taylor
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Siri Maclaurin
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Had ralat Lagrange
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!
Kaedah
Kenal pasti jenisnya: aritmetik (beza malar), geometri (nisbah malar), siri piawai, siri kuasa atau polinomial Taylor.
Untuk hasil tambah gunakan Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r), atau S = a₁/(1 − r) apabila |r| < 1, dengan a₁ ialah sebutan pertama hasil tambah.
Untuk penumpuan: ujian sebutan ke-n dahulu, kemudian bandingkan dengan Σ1/kᵖ atau siri geometri, dan gunakan ujian nisbah atau punca untuk faktorial dan kuasa k.
Untuk polinomial Taylor senaraikan f(a), f′(a), f″(a), …, bahagi terbitan ke-k dengan k!, dan beri had ralat dengan M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!.
Kalkulus multipemboleh ubah
Terbitan separa
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Kecerunan
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Terbitan arah
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Satah tangen
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Petua rantai
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
Ujian terbitan kedua
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Kamiran berganda
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
Koordinat kutub
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ
Kaedah
Untuk terbitan separa, anggap pemboleh ubah yang satu lagi sebagai pemalar dan gunakan petua satu pemboleh ubah.
Untuk soalan kecerunan hitung ∇f = (fx, fy) pada titik itu; gunakan |∇f| untuk cerun paling curam dan ∇f·u dengan vektor unit u untuk terbitan arah.
Untuk ekstrem selesaikan fx = 0 dan fy = 0 bersama-sama, kemudian kelaskan setiap titik dengan D = fxx·fyy − fxy².
Untuk kamiran berganda lakar rantau itu, pilih susunan (atau koordinat kutub untuk cakera) supaya had dalam ialah lengkung pembatas, dan kamirkan bahagian dalam dahulu.
Persamaan pembezaan
Pertumbuhan/pereputan eksponen
dy/dt = ky → y = y0ekt
Separuh hayat
k = ln 2 / t½
Hukum penyejukan Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Faktor pengamiran
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Tangki pencampuran
dm/dt = r·c − (r/V)·m
2Soalan latihan
1.KamiranSederhana
Rantau di bawah y = 2x dari x = 0 ke x = 2 diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu (kon).
y = 2x0 ≤ x ≤ 2
V =
2.KamiranSukar
Rantau antara garis y = 6x dan parabola y = 2x² diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu.
y = 6xy = 2x²
V =
3.Jujukan & siriSederhana
Tepat satu daripada empat siri mencapah. Klik siri itu.
A: Σ (3/2)ᵏB: Σ (−1)ᵏ/kC: Σ (3/5)ᵏD: Σ 2/k⁴
1A: Σ (3/2)ᵏ
2B: Σ (−1)ᵏ/k
3C: Σ (3/5)ᵏ
4D: Σ 2/k⁴
4.Jujukan & siriSukar
Gunakan polinomial Maclaurin berdarjah 3 bagi f(x) = ln(1 + x) untuk menganggarkan f(0.5). Beri P₃(0.5).
f(x) = ln(1 + x)n = 3x = 0.5
P₃(0.5) =
5.Kalkulus multipemboleh ubahSederhana
Bagi f(x, y) = −3x³y + x³ + y³ + 3xy, cari kadar perubahan maksimum f pada titik (1, 2), iaitu |∇f|.
f(x, y) = −3x³y + x³ + y³ + 3xyP = (1, 2)
|∇f| =
6.Kalkulus multipemboleh ubahSukar
Gunakan koordinat kutub untuk menilai I = ∬R √(x² + y²) dA, dengan R ialah cakera x² + y² ≤ 9.
f = √(x² + y²)0 ≤ r ≤ 30 ≤ θ ≤ 2π
I =
7.Persamaan pembezaanSederhana
Secawan kopi pada 86 °C ditinggalkan di dalam bilik pada 18 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Dengan k = 0.12 min⁻¹, cari suhunya T selepas 20 min.
T0 = 86 °CTa = 18 °Ck = 0.12 min⁻¹t = 20 min
T = °C
8.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan masalah nilai awal y′ + y/x = 5 bagi x > 0, dengan y(1) = 2. Cari y(2).
y′ + y/x = 5y(1) = 2
y(2) =
3Larutan
1.Kamiran
Jawapan: V = 33.51
Isi padu kisaran: memutarkan rantau di bawah y = f(x) dari x = a ke x = b pada paksi-x menghasilkan pepejal yang keratan rentasnya pada x ialah cakera berjejari f(x). Menjumlahkan cakera itu memberikan V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Apabila rantau terletak antara lengkung luar R(x) dan lengkung dalam r(x), setiap hirisan ialah sesendal: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kuasa duakan jejari sebelum anda menolaknya.
Kaedah cakera
V = π∫₀2 4x² dx
Kamirkan
V = π·4·2³/3 = 33.51
Jawapan
V = 33.51
Semakan: kon berjejari 4 dan tinggi 2 mempunyai (1/3)πr²h = 33.51.
2.Kamiran
Jawapan: V = 407.2
Isi padu kisaran: memutarkan rantau di bawah y = f(x) dari x = a ke x = b pada paksi-x menghasilkan pepejal yang keratan rentasnya pada x ialah cakera berjejari f(x). Menjumlahkan cakera itu memberikan V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Apabila rantau terletak antara lengkung luar R(x) dan lengkung dalam r(x), setiap hirisan ialah sesendal: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kuasa duakan jejari sebelum anda menolaknya.
Titik persilangan
6x = 2x² → x = 0, x = 3
Kaedah sesendal
V = π∫₀3 ((6x)² − (2x²)²) dx
Kamirkan
V = π(36·3³/3 − 4·3⁵/5) = π·129.6 = 407.2
Jawapan
V = 407.2
3.Jujukan & siri
Jawapan: A: Σ (3/2)ᵏ
Penumpuan: jika sebutan tidak menuju 0, siri itu mencapah (ujian sebutan ke-n). Σ1/kᵖ menumpu hanya untuk p > 1, dan Σrᵏ hanya untuk |r| < 1. Bandingkan siri dengan salah satu daripadanya apabila sebutannya berkelakuan seperti itu bagi k yang besar. Ujian nisbah: L = lim |ak+1/ak|; ujian punca: L = lim |ak|1/k. L < 1 menumpu, L > 1 mencapah, L = 1 tidak menentukan apa-apa. Siri kuasa Σck(x − x₀)ᵏ menumpu untuk |x − x₀| < R dengan R = lim |ck/ck+1|; siri berselang-seli dengan sebutan menurun kepada 0 menumpu.
Uji setiap siri
A: Σ (3/2)ᵏ → Geometri dengan r = 3/2 > 1: sebutan membesar, maka ia mencapah.
B: Σ (−1)ᵏ/k → Berselang-seli, dengan 1/k menurun kepada 0: menumpu (secara bersyarat).
C: Σ (3/5)ᵏ → Geometri dengan r = 3/5, |r| < 1: menumpu.
D: Σ 2/k⁴ → Siri-p dengan p = 4 > 1: menumpu.
Jawapannya
A: Σ (3/2)ᵏ
Jawapan
A: Σ (3/2)ᵏ
4.Jujukan & siri
Jawapan: P₃(0.5) = 0.4167
Polinomial Taylor: berhampiran x = a, fungsi licin dianggarkan oleh Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n!; untuk a = 0 ini ialah polinomial Maclaurin. Siri piawai: eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …, cos x = 1 − x²/2! + x⁴/4! − …, ln(1 + x) = x − x²/2 + x³/3 − …, 1/(1 − x) = Σxᵏ. Had ralat Lagrange: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!, dengan M ialah nilai terbesar |f⁽ⁿ⁺¹⁾| antara a dengan x.
Polinomial Maclaurin
P₃(x) = x − 0.5x² + 0.3333x³
Gantikan
P₃(0.5) = 0.5 − 0.125 + 0.0416667 = 0.4167
Jawapan
P₃(0.5) = 0.4167
Nilai tepat ialah f(0.5) = 0.405465; ralat −0.0112016 mengecil apabila anda mengambil lebih banyak sebutan atau titik yang lebih dekat dengan 0.
5.Kalkulus multipemboleh ubah
Jawapan: |∇f| = 15
Kecerunan: ∇f = (fx, fy) menunjuk ke arah menaik paling curam, dan |∇f| ialah kadar perubahan terbesar. Terbitan arah sepanjang arah v ialah Duf = ∇f·u dengan vektor unit u = v/|v|. Satah tangen pada (a, b) ialah z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b); ia memberi hampiran linear bagi f berhampiran titik itu. Petua rantai: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.
Terbitan separa
fx = −9x²y + 3x² + 3y → fx(1, 2) = −9
fy = −3x³ + 3y² + 3x → fy(1, 2) = 12
Panjang kecerunan
|∇f| = √((−9)² + 12²) = 15
Jawapan
|∇f| = 15
6.Kalkulus multipemboleh ubah
Jawapan: I = 56.55
Titik genting dan kamiran berganda: titik genting mempunyai fx = fy = 0. Ujian terbitan kedua dengan D = fxxfyy − fxy²: D > 0 dan fxx > 0 ialah minimum tempatan, D > 0 dan fxx < 0 maksimum tempatan, D < 0 titik pelana, dan D = 0 tidak menentukan apa-apa. Untuk kamiran berganda ke atas rantau am, jadikan had dalam sebagai lengkung yang mengelilingi rantau itu; untuk cakera dan sektor gunakan koordinat kutub, x = r cos θ, y = r sin θ dan dA = r dr dθ (jangan lupa faktor r).
Bentuk kutub
I = ∫02π ∫03 r·r dr dθ
Kamirkan
∫ r·r dr = [r³/3]
I = 56.55
Jawapan
I = 56.55
7.Persamaan pembezaan
Jawapan: T = 24.17 °C
Persamaan pembezaan peringkat pertama: dy/dt = k·y mempunyai penyelesaian y = y₀·ekt (pertumbuhan bagi k > 0, pereputan bagi k < 0); separuh hayat T memberikan k = ln 2/T. Hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), memberikan T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Persamaan linear y′ + p(x)·y = q(x) diselesaikan dengan faktor pengamiran μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, maka μy = ∫μq dx + C.
Penyelesaian hukum penyejukan
T(t) = 18 + 68·e−0.12t
Gantikan t
T(20) = 18 + 68·0.09072 = 24.17 °C
Jawapan
T = 24.17 °C
8.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(2) = 4.75
Persamaan pembezaan peringkat pertama: dy/dt = k·y mempunyai penyelesaian y = y₀·ekt (pertumbuhan bagi k > 0, pereputan bagi k < 0); separuh hayat T memberikan k = ln 2/T. Hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), memberikan T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Persamaan linear y′ + p(x)·y = q(x) diselesaikan dengan faktor pengamiran μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, maka μy = ∫μq dx + C.