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→∞ (√(9x2 + 9x) − 3x).
f(x) = √(9x2 + 9x) − 3xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (1 − cos 2x)/(4x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 2x)/(4x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·sin(2x), dengan x dalam radian. Cari f′(1).
f(x) = x·sin(2x)x = 1 rad
f′(1) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = x2 + 2x + 3 pada x = 1 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = x2 + 2x + 3x = 1
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫₁3 x·ln x dx.
∫₁3 x ln x dx
I =
6.KamiranSukar
Nilaikan I = ∫₀2.5 x²·eˣ dx.
∫₀2.5 x²eˣ dx
I =
7.Nombor kompleksSederhana
Cari argumen θ bagi z = 7 − j dalam darjah, sebagai nilai utama antara −180° dengan 180°.
z = 7 − j
θ = °
8.Nombor kompleksSukar
Selesaikan z² − 4z + 8 = 0. Puncanya ialah a ± jb; cari bahagian nyata a.
p = −4q = 8
a =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Selesaikan y″ + 6y′ + 5y = 0 dengan y(0) = 5 dan y′(0) = -2. Cari y(1.5).
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(1.5) =
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 100 L air yang di dalamnya terlarut 10 kg garam. Air garam dengan 0.05 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 10 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Berapakah jumlah garam m dalam tangki selepas 5 min?
V = 100 Lm0 = 10 kgc = 0.05 kg/Lr = 10 L/min
m = kg
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [2 1 5; −5 −4 −3; 2 −4 2]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem −5x + 6y = −3 dan −6x + 5y = −8. Cari x.
−5x + 6y = −3−6x + 5y = −8
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari unjuran skalar compb a bagi a = (1, 0, −4) pada b = (2, 5, 6), iaitu komponen a dalam arah b.
a = (1, 0, −4)b = (2, 5, 6)
compb a =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Vektor unit n̂ berserenjang dengan kedua-dua a = (2, −3, −5) dan b = (−2, 0, 1) dan mempunyai komponen-z positif. Cari komponen-ynya n̂y.
a = (2, −3, −5)b = (−2, 0, 1)n̂z > 0
n̂y =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari varians Var(X) bagi X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.2, 0.25, 0.2, 0.35
Var(X) =
16.KebarangkalianSukar
X mempunyai taburan yang ditunjukkan, dan Y = 2X + 1. Cari sisihan piawai σY bagi Y.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.1, 0.3, 0.35Y = 2X + 1
σY =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 44, 59, 14, 60, 26.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 70 dan sisihan piawai 8. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di atas 86?
μ = 70σ = 8x = 86
P =
19.Taburan normalSederhana
skor IQ bertaburan normal dengan min 100 markah dan sisihan piawai 15 markah. Berapakah pecahan yang terletak antara 70 dan 127.75 markah? Berikan P sebagai perpuluhan.
μ = 100σ = 15x1 = 70x2 = 127.75
P =
20.Taburan normalSukar
skor IQ bertaburan normal dengan min 100 markah dan sisihan piawai 15 markah. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 5% daripadanya (persentil ke-5).
μ = 100σ = 15P = 5%
x = markah
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 1.5
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).
Darabkan dengan konjugat
f(x) = 9x/(√(9x2 + 9x) + 3x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 9/(√(9 + 9/x) + 3)
Biarkan x → ∞
L = 9/(3 + 3) = 1.5
Jawapan
L = 1.5
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).
Penggunaan pertama
2·sin 2x/(8x) → 0/0
Penggunaan kedua
4·cos 2x/8
Gantikan x = 0
L = 4/8 = 0.5
Jawapan
L = 0.5
3.Terbitan
Jawapan: f′(1) = 0.077
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 dan rantai
f′(x) = sin(2x) + 2x·cos(2x)
Gantikan
f′(1) = 0.9093 + 2·(−0.4161) = 0.077
Jawapan
f′(1) = 0.077
4.Terbitan
Jawapan: b = 2
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.
Titik dan kecerunan
f(1) = 6
f′(x) = 2x + 2 → f′(1) = 4
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 6 − 4·1 = 2
Jawapan
b = 2
5.Kamiran
Jawapan: I = 2.944
Pengamiran bahagian demi bahagian: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, daripada petua hasil darab. Pilih u sebagai faktor yang menjadi lebih mudah apabila dibezakan (kuasa x, atau ln x), dan dv sebagai faktor yang boleh anda kamirkan (eˣ, sin x, cos x, atau x apabila u = ln x). Bagi kamiran tentu, nilaikan u·v pada kedua-dua had: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Faktor x² memerlukan dua pusingan.
Pilih u dan dv
u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Antiterbitan
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Had
(4.5·ln 3 − 2.25) − (0 − 0.25) = 2.944
Jawapan
I = 2.944
6.Kamiran
Jawapan: I = 37.59
Pengamiran bahagian demi bahagian: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, daripada petua hasil darab. Pilih u sebagai faktor yang menjadi lebih mudah apabila dibezakan (kuasa x, atau ln x), dan dv sebagai faktor yang boleh anda kamirkan (eˣ, sin x, cos x, atau x apabila u = ln x). Bagi kamiran tentu, nilaikan u·v pada kedua-dua had: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Faktor x² memerlukan dua pusingan.
Pusingan pertama
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Pusingan kedua
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Had
12.18·(3.25) − 1·2 = 37.59
Jawapan
I = 37.59
7.Nombor kompleks
Jawapan: θ = −8.13 °
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.
Kuadran
a = 7, b = −1 → IV
Sudut rujukan
α = atan(1/7) = 8.13°
Argumen
θ = −α = −8.13°
Jawapan
θ = −8.13°
Dalam bentuk kutub z = 7.071∠−8.13°.
8.Nombor kompleks
Jawapan: a = 2
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.
Pembezalayan
p² − 4q = 16 − 32 = −16 < 0
Rumus kuadratik
z = (4 ± j√16)/2 = 2 + j2, 2 − j2
Jawapan
a = 2
Jawapan
a = 2
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1.5) = 1.283
Persamaan linear tertib kedua: bagi y″ + b·y′ + c·y = 0 cuba y = ert: ini memberikan persamaan ciri r² + b·r + c = 0. Dua punca nyata r₁ ≠ r₂ memberikan y = A·er₁t + B·er₂t (redaman lampau); punca berganda r memberikan y = (A + Bt)·ert (redaman genting); punca kompleks −α ± jω memberikan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (redaman kurang, berayun). Nilai awal y(0) dan y′(0) menetapkan A dan B. Ditulis sebagai y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn ialah frekuensi tabii dan ζ nisbah redaman: ζ < 1 berayun. Dengan input malar, y″ + by′ + cy = c·K, penyelesaiannya ialah nilai mantap K tambah sambutan bebas.
Punca ciri
(r + 1)(r + 5) = 0 → r = −1, −5
Pemalar daripada nilai awal
A + B = 5, −1A − 5B = -2
A = 5.75, B = −0.75
Nilaikan
y(1.5) = 5.75·e−1.5 + (−0.75)·e−7.5 = 1.283
Jawapan
y(1.5) = 1.283
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: m = 8.033 kg
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.
Sediakan persamaan
dm/dt = 10·0.05 − (10/100)·m = 0.5 − 0.1·m
Selesaikan
Faktor pengamiran ialah ert/V; penyelesaiannya menghampiri keseimbangan c·V.
m(t) = 5 + 5·e−t/10
Gantikan t
m(5) = 5 + 5·0.6065 = 8.033 kg
Jawapan
m = 8.033 kg
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = 104
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.
Minor 2×2 baris pertama
M₁₁ = −20, M₁₂ = −4, M₁₃ = 28
Pengembangan kofaktor
det A = 2·(−20) − 1·(−4) + 5·28 = 104
Jawapan
det A = 104
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = 3
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.
Penentu matriks pekali
det A = (−5)·5 − 6·(−6) = 11
Gantikan lajur x
det Aₓ = (−3)·5 − 6·(−8) = 33
x = 33/11 = 3
Jawapan
x = 3
y = 2
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: compb a = −2.729
Hasil darab titik:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, satu skalar. Ia memberikan sudut antara dua vektor, cos θ = a·b/(|a|·|b|), dan ia sifar apabila kedua-duanya berserenjang. Unjuran skalar a pada b ialah a·b/|b|, dan daya malar F yang bergerak melalui sesaran d melakukan kerja W = F·d.
Hasil darab titik
a·b = 1·2 + 0·5 + (−4)·6 = −22
Panjang b
|b| = √(2² + 5² + 6²) = 8.062
Unjuran skalar
compb a = a·b/|b| = −22/8.062 = −2.729
Jawapan
compb a = −2.729
Negatif: a mempunyai komponen yang menghala melawan b.
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: n̂y = −0.7663
Hasil darab silang:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) berserenjang dengan kedua-dua vektor, dan |a × b| = |a|·|b|·sin θ ialah luas segi empat selari yang direntanginya (segi tiga mempunyai separuhnya). Susunan penting: b × a = −(a × b). Momen daya F yang dikenakan pada titik A terhadap titik O ialah MO = r × F, dengan r = A − O.
Hasil darab silang
(a × b)x = aybz − azby = (−3)·1 − (−5)·0 = −3
(a × b)y = azbx − axbz = (−5)·(−2) − 2·1 = 8
(a × b)z = axby − aybx = 2·0 − (−3)·(−2) = −6
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 = 1·0.2 + 2·0.25 + 3·0.2 + 4·0.35 = 2.7
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 1·0.2 + 4·0.25 + 9·0.2 + 16·0.35 = 8.6
Varians
Var(X) = 8.6 − 2.7² = 1.31
Jawapan
Var(X) = 1.31
16.Kebarangkalian
Jawapan: σY = 2.356
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 = 2.75, Var(X) = 1.387, σX = 1.178
Perubahan linear
σY = |2|·1.178 = 2.356
Jawapan
σY = 2.356
Min memang berubah: E(Y) = 2·2.75 + 1 = 6.5.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 20.29
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 = 2
Jadual normal piawai
Φ(2) = 0.9772
P = 1 − 0.9772 = 0.02275
Jawapan
P = 0.02275
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.9451
Taburan normal: tukar nilai x kepada skor-z, z = (x − μ)/σ, yang mengira sisihan piawai daripada min. Jadual-z (atau Φ(z)) memberikan luas di sebelah kiri z, iaitu P(X < x). Luas di sebelah kanan ialah 1 − Φ(z), dan luas antara dua nilai ialah beza antara dua luas tersebut.
Skor-z
z₁ = (70 − 100)/15 = −2
z₂ = (127.75 − 100)/15 = 1.85
Luas antara
P = Φ(1.85) − Φ(−2) = 0.9678 − 0.02275 = 0.9451
Jawapan
P = 0.9451
20.Taburan normal
Jawapan: x = 75.33 markah
Taburan normal: tukar nilai x kepada skor-z, z = (x − μ)/σ, yang mengira sisihan piawai daripada min. Jadual-z (atau Φ(z)) memberikan luas di sebelah kiri z, iaitu P(X < x). Luas di sebelah kanan ialah 1 − Φ(z), dan luas antara dua nilai ialah beza antara dua luas tersebut.