Tentukan bentuk yang sesuai dengan operasi: bentuk Cartes a + jb untuk menambah dan menolak, bentuk kutub r∠θ untuk mendarab, membahagi, kuasa dan punca.
Kembangkan dengan j² = −1; bahagi dengan mendarab pengangka dan penyebut dengan konjugat penyebut.
Tukar dengan r = √(a² + b²) dan θ daripada lakaran titik itu (semak kuadran), dan kembali dengan a = r cos θ, b = r sin θ.
Untuk kuasa gunakan De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; untuk zⁿ = R∠φ senaraikan semua n punca R1/n∠((φ + 360°k)/n).
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
Matriks & penentu
penentu 2×2
det = ad − bc
Songsangan 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Produk
(AB)ij = Σk AikBkj
Nilai eigen
det(A − λI) = 0
Petua Cramer
xi = det(Ai)/det(A)
Vektor: hasil darab titik & silang
Magnitud
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vektor unit
û = a/|a|
Komponen daripada sudut
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Hasil darab titik
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Unjuran skalar a pada b
a·b/|b|
Kerja
W = F·d
Hasil darab silang
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Luas
segi empat selari |a × b|, segi tiga ½|a × b|
Momen pada O
MO = r × F, r = A − O
Isi padu parallelepiped
V = |a·(b × c)|
Kaedah
Tulis setiap vektor dalam komponen; bagi daya yang diberikan oleh magnitud dan sudut, gunakan F·cos θ dan F·sin θ.
Untuk panjang dan arah gunakan magnitud √(x² + y² + z²) dan vektor unit a/|a|.
Gunakan hasil darab titik untuk sudut, unjuran, keserenjangan dan kerja: a·b = |a||b|cos θ.
Gunakan hasil darab silang untuk vektor berserenjang, luas dan momen: tulis ketiga-tiga komponen dengan teliti, dan kekalkan susunan a × b.
Kebarangkalian
Pelengkap
P(not A) = 1 − P(A)
Petua penambahan
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Peristiwa tak bersandar
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Kebarangkalian bersyarat
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
Statistik perihalan
Min
x̄ = Σx/n
Sisihan piawai sampel
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Median
nilai tengah data yang tersusun
Skor-z
z = (x − μ)/σ
Taburan normal
68% dalam ±1σ, 95% dalam ±2σ
Taburan normal
Skor-z
z = (x − μ)/σ
Di bawah x
P(X < x) = Φ(z)
Di atas x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Antara
Φ(z2) − Φ(z1)
Persentil
x = μ + z·σ
Kaedah
Tukar nilai kepada skor-z: z = (x − μ)/σ.
Cari Φ(z), luas di sebelah kiri z.
Untuk luas di sebelah kanan gunakan 1 − Φ(z); untuk satu selang tolak dua luas sebelah kiri.
Untuk persentil, bekerja ke belakang: cari z untuk luas itu, kemudian x = μ + z·σ.
2Soalan latihan
1.HadSederhana
Cari had L = limx→∞ (√(x2 − 8x) − x).
f(x) = √(x2 − 8x) − xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 ln(1 + x)/sin(2x), dengan x dalam radian.
f(x) = ln(1 + x)/sin(2x)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·e2x. Cari f′(1.5).
f(x) = x·e2xx = 1.5
f′(1.5) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 + 4.5x2 + 5. Cari koordinat-x x bagi maksimum setempat.
f(x) = x3 + 4.5x2 + 5
x =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫13 4/x dx.
f(x) = 4/x[1, 3]
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan antara parabola y = 1 − x² dan paksi-x.
y = 1 − x²
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = 4∠−20° dalam bentuk Cartes a + jb dan beri bahagian khayalan b.
r = 4θ = −20°
b =
8.Nombor kompleksSukar
Satu punca bagi z³ − 9z² + 40z − 100 = 0 ialah z₁ = 2 + j4. Pekalinya nyata. Cari punca nyata r.
z₁ = 2 + j4
r =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Secawan kopi pada 88 °C ditinggalkan di dalam bilik pada 22 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Dengan k = 0.06 min⁻¹, cari suhunya T selepas 17 min.
T0 = 88 °CTa = 22 °Ck = 0.06 min⁻¹t = 17 min
T = °C
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan masalah nilai awal y′ + 3y/x = 5x2 bagi x > 0, dengan y(1) = 2. Cari y(2).
y′ + 3y/x = 5x2y(1) = 2
y(2) =
11.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c11 (baris 1, lajur 1).
A = [−5 5; 4 1]B = [−5 −4; −6 0]
c11 =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [0 −1; −1 0]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (0, −20, −10) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(2, 0, 0) ke titik B(−3, 5, −3). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (0, −20, −10) NA(2, 0, 0) mB(−3, 5, −3) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Vektor unit n̂ berserenjang dengan kedua-dua a = (2, −4, 2) dan b = (−5, −2, 5) dan mempunyai komponen-z positif. Cari komponen-ynya n̂y.
a = (2, −4, 2)b = (−5, −2, 5)n̂z > 0
n̂y =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari varians Var(X) bagi X.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.3, 0.15, 0.2, 0.35
Var(X) =
16.KebarangkalianSukar
X mempunyai taburan yang ditunjukkan, dan Y = 10X + 10. Cari sisihan piawai σY bagi Y.
Cari sisihan piawai sampel s data: 53, 34, 16, 57, 35, 31, 31.
n = 7
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 170 dan sisihan piawai 15. Cari skor-z z bagi skor 188.8.
μ = 170σ = 15x = 188.8
z =
19.Taburan normalSederhana
Seret z supaya luas berlorek antara −z dan z di bawah lengkung normal piawai ialah 0.6729. Cari z hingga dua tempat perpuluhan.
A = 0.6729
z =
20.Taburan normalSukar
Diameter lubang D adalah normal dengan min 25.02 mm dan sisihan piawai 0.01 mm. Diameter aci d adalah tak bersandar dan normal dengan min 25 mm dan sisihan piawai 0.015 mm. Aci yang dipilih secara rawak muat apabila D − d > 0. Cari kebarangkalian P bahawa ia muat. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
lubang: μ = 25.02 mm, σ = 0.01 mmaci: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = −4
Had: cuba penggantian terus dahulu. Jika ia memberikan 0/0, permudahkan dahulu: faktorkan dan batalkan faktor sepunya, atau darabkan dengan konjugat. Apabila x → ∞, bahagi pengangka dan penyebut dengan kuasa x tertinggi. Petua L'Hôpital: jika f/g memberikan 0/0 atau ∞/∞, maka lim f/g = lim f′/g′, dengan membezakan pengangka dan penyebut secara berasingan (bukan dengan petua hasil bahagi).
Darabkan dengan konjugat
f(x) = −8x/(√(x2 − 8x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = −8/(√(1 + (−8)/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = −8/(1 + 1) = −4
Jawapan
L = −4
2.Had
Jawapan: L = 0.5
Had: cuba penggantian terus dahulu. Jika ia memberikan 0/0, permudahkan dahulu: faktorkan dan batalkan faktor sepunya, atau darabkan dengan konjugat. Apabila x → ∞, bahagi pengangka dan penyebut dengan kuasa x tertinggi. Petua L'Hôpital: jika f/g memberikan 0/0 atau ∞/∞, maka lim f/g = lim f′/g′, dengan membezakan pengangka dan penyebut secara berasingan (bukan dengan petua hasil bahagi).
Petua L'Hôpital
L = limx→0 [1/(1 + x)]/[2·cos 2x]
Gantikan x = 0
L = 1/2 = 0.5
Jawapan
L = 0.5
3.Terbitan
Jawapan: f′(1.5) = 80.34
Pembezaan: terbitan f′(x) ialah kecerunan graf pada x. Petua kuasa: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Petua hasil darab: (uv)′ = u′v + uv′. Petua rantai: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Di mana f′(x) = 0, graf mempunyai tangen mengufuk: maksimum, minimum atau titik pelana.
Petua hasil darab
f′(x) = u′v + uv′ = e2x·(1 + 2·x)
Gantikan
f′(1.5) = 20.09·(1 + 3) = 80.34
Jawapan
f′(1.5) = 80.34
4.Terbitan
Jawapan: x = −3
Pembezaan: terbitan f′(x) ialah kecerunan graf pada x. Petua kuasa: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Petua hasil darab: (uv)′ = u′v + uv′. Petua rantai: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Di mana f′(x) = 0, graf mempunyai tangen mengufuk: maksimum, minimum atau titik pelana.
Terbitan
f′(x) = 3x2 + 9x = 3·(x2 + 3x)
Selesaikan f′(x) = 0
x = −3 atau x = 0
Yang mana satu
f″(x) = 6x + 9: negatif pada maksimum, positif pada minimum.
f″(−3) = −9, f″(0) = 9
x = −3
Jawapan
x = −3
5.Kamiran
Jawapan: I = 4.394
Kamiran tentu: ∫ₐᵇ f(x) dx ialah luas bertanda antara graf dan paksi-x dari a hingga b. Cari antiterbitan F (dengan F′ = f) dan nilaikan F(b) − F(a). Petua kuasa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Luas antara dua lengkung ialah ∫(atas − bawah) dx.
Antiterbitan
F(x) = 4·ln x
Nilaikan pada had
I = 4·(ln 3 − ln 1) = 4·ln 3 = 4.394
Jawapan
I = 4.394
6.Kamiran
Jawapan: A = 1.333
Kamiran tentu: ∫ₐᵇ f(x) dx ialah luas bertanda antara graf dan paksi-x dari a hingga b. Cari antiterbitan F (dengan F′ = f) dan nilaikan F(b) − F(a). Petua kuasa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Luas antara dua lengkung ialah ∫(atas − bawah) dx.
Sifar
1 − x² = 0 → x = ±1
Kamirkan
A = [1x − x³/3]−11 = 0.6667 − (−0.6667) = 1.333
Jawapan
A = 1.333
7.Nombor kompleks
Jawapan: b = −1.368
Bentuk kutub: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, dengan r = |z| dan θ = arg z. Kembali kepada bentuk Cartes: a = r cos θ, b = r sin θ. Argumen memerlukan kuadran: θ = atan(b/a) hanya apabila a > 0; untuk a < 0 tambah atau tolak 180°. Dalam bentuk kutub pendaraban mudah: darabkan modulus dan tambah argumen; untuk pembahagian bahagikan modulus dan tolak argumen.
Komponen
a = 4·cos(−20°) = 3.759
b = 4·sin(−20°) = −1.368
Bentuk Cartes
z = 3.759 − j1.368
b = −1.368
Jawapan
b = −1.368
8.Nombor kompleks
Jawapan: r = 5
De Moivre dan punca: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Persamaan zⁿ = R∠φ mempunyai tepat n punca, semuanya dengan modulus R1/n, pada argumen (φ + 360°·k)/n untuk k = 0, 1, …, n − 1: ia terletak berjarak sama pada bulatan, 360°/n antara satu sama lain. Persamaan kuadratik z² + pz + q = 0 dengan p² < 4q mempunyai punca kompleks z = −p/2 ± j√(q − p²/4); polinomial dengan pekali nyata sentiasa mempunyai punca kompleksnya dalam pasangan konjugat a ± jb.
Semak dengan hasil tambah punca: z₁ + z₂ + r = 4 + 5 = 9 = −(−9).
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: T = 45.8 °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) = 22 + 66·e−0.06t
Gantikan t
T(17) = 22 + 66·0.3606 = 45.8 °C
Jawapan
T = 45.8 °C
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(2) = 6.813
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.
Faktor pengamiran
μ = e∫3/x dx = x3
Kamirkan
(x3y)′ = 5x5 → x3y = 5x6/6 + C
Syarat awal
2 = 5/6 + C → C = 1.167
Nilaikan
y(2) = (5·26/6 + 1.167)/23 = 6.813
Jawapan
y(2) = 6.813
11.Matriks & penentu
Jawapan: c11 = −5
Matriks: penentu matriks 2×2 ialah ad − bc. Bagi 3×3, kembangkan sepanjang satu baris: setiap unsur didarab penentu matriks 2×2 yang tinggal selepas membuang baris dan lajurnya, dengan tanda berselang-seli + − +. Nilai eigen λ menyelesaikan det(A − λI) = 0; bagi 2×2 itu ialah λ² − (surih)·λ + det = 0.
Baris darab lajur
c11 = (−5)·(−5) + 5·(−6) = −5
Jawapan
c11 = −5
12.Matriks & penentu
Jawapan: λ = 1
Matriks: penentu matriks 2×2 ialah ad − bc. Bagi 3×3, kembangkan sepanjang satu baris: setiap unsur didarab penentu matriks 2×2 yang tinggal selepas membuang baris dan lajurnya, dengan tanda berselang-seli + − +. Nilai eigen λ menyelesaikan det(A − λI) = 0; bagi 2×2 itu ialah λ² − (surih)·λ + det = 0.
Persamaan cirian
λ² − (0)λ + (−1) = 0
Selesaikan
λ = (0 ± √(4))/2 → λ = −1, 1
λ = 1
Jawapan
λ = 1
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = −70 J
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.
Sesaran
d = B − A = (−3, 5, −3) − (2, 0, 0) = (−5, 5, −3) m
Kerja
W = F·d = 0·(−5) + (−20)·5 + (−10)·(−3) = −70 J
Jawapan
W = −70 J
Kerja negatif: daya bertindak kebanyakannya melawan gerakan.
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: n̂y = 0.5698
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.
Hasil darab silang
(a × b)x = aybz − azby = (−4)·5 − 2·(−2) = −16
(a × b)y = azbx − axbz = 2·(−5) − 2·5 = −20
(a × b)z = axby − aybx = 2·(−2) − (−4)·(−5) = −24
Normalkan
Komponen-z bagi a × b negatif, maka gunakan −(a × b).
Pemboleh ubah rawak diskret: taburan kebarangkalian menyenaraikan setiap nilai x yang boleh diambil oleh pemboleh ubah dengan kebarangkaliannya p(x); kebarangkalian berada antara 0 dan 1 dan berjumlah 1. Nilai jangkaan (min) ialah E(X) = Σx·p(x), purata jangka panjang. Varians ialah Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², dan sisihan piawai σ = √Var(X). Bagi perubahan linear Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) dan σY = |a|·σX; menambah pemalar tidak mengubah serakan.
Min
μ = 0·0.3 + 1·0.15 + 2·0.2 + 3·0.35 = 1.6
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 0·0.3 + 1·0.15 + 4·0.2 + 9·0.35 = 4.1
Varians
Var(X) = 4.1 − 1.6² = 1.54
Jawapan
Var(X) = 1.54
16.Kebarangkalian
Jawapan: σY = 19.47
Pemboleh ubah rawak diskret: taburan kebarangkalian menyenaraikan setiap nilai x yang boleh diambil oleh pemboleh ubah dengan kebarangkaliannya p(x); kebarangkalian berada antara 0 dan 1 dan berjumlah 1. Nilai jangkaan (min) ialah E(X) = Σx·p(x), purata jangka panjang. Varians ialah Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², dan sisihan piawai σ = √Var(X). Bagi perubahan linear Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) dan σY = |a|·σX; menambah pemalar tidak mengubah serakan.
Serakan X
μ = 2.1, Var(X) = 3.79, σX = 1.947
Perubahan linear
σY = |10|·1.947 = 19.47
Jawapan
σY = 19.47
Min memang berubah: E(Y) = 10·2.1 + 10 = 31.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 14.03
Statistik perihalan: min ialah hasil tambah dibahagi n; median ialah nilai tengah data yang disusun (purata dua nilai tengah apabila n genap). Sisihan piawai sampel ialah s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Skor-z z = (x − μ)/σ menyatakan berapa sisihan piawai suatu nilai terletak daripada min.
Statistik perihalan: min ialah hasil tambah dibahagi n; median ialah nilai tengah data yang disusun (purata dua nilai tengah apabila n genap). Sisihan piawai sampel ialah s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Skor-z z = (x − μ)/σ menyatakan berapa sisihan piawai suatu nilai terletak daripada min.
Piawaikan
z = (188.8 − 170)/15 = 1.25
Jawapan
z = 1.25
19.Taburan normal
Jawapan: z = 0.98
Daripada luas kembali kepada z: Φ(z) ialah luas di sebelah kiri z. Untuk luas ekor kiri A, cari z dengan Φ(z) = A dalam jadual. Luas ekor kanan A bermaksud Φ(z) = 1 − A. Luas tengah A antara −z dan z meninggalkan (1 − A)/2 dalam setiap ekor, jadi Φ(z) = (1 + A)/2. Untuk nilai x, gunakan x = μ + zσ.
Luas di sebelah kiri z
Φ(z) = (1 + 0.6729)/2 = 0.8365
Baca jadual-z secara terbalik
Cari 0.8365 di dalam jadual dan baca z.
z = 0.98
Jawapan
z = 0.98
20.Taburan normal
Jawapan: P = 0.8665
Hasil tambah dan beza pemboleh ubah normal: jika X dan Y tak bersandar dan normal, X + Y dan X − Y juga normal. Min ditambah atau ditolak: E(X ± Y) = μX ± μY. Varians sentiasa ditambah, juga untuk beza: Var(X ± Y) = σX² + σY², jadi σ = √(σX² + σY²). Sisihan piawai tidak pernah ditambah secara langsung. Jumlah n item tak bersandar dengan taburan yang sama mempunyai min n·μ dan sisihan piawai σ·√n. Kemudian piawaikan seperti biasa: z = (x − min)/σ dan baca Φ(z).