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→∞ (√(4x2 − 8x) − 2x).
f(x) = √(4x2 − 8x) − 2xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (e−0.5x − 1 + 0.5x)/x².
f(x) = (e−0.5x − 1 + 0.5x)/x²x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = (2x − 3)3. Cari f′(1).
f(x) = (2x − 3)3x = 1
f′(1) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 0.5x2 + 4 pada x = 3 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 0.5x2 + 4x = 3
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫02 e2x dx.
f(x) = e2x[0, 2]
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan antara parabola y = 9 − x² dan paksi-x.
y = 9 − x²
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = 10∠−20° dalam bentuk Cartes a + jb dan beri bahagian nyata a.
r = 10θ = −20°
a =
8.Nombor kompleksSukar
Cari bahagian nyata (1 + j)⁴.
z = 1 + jn = 4
Re(z⁴) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Selesaikan y″ + 8y′ + 16y = 0 dengan y(0) = 5 dan y′(0) = 4. Cari y(2).
y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 5y′(0) = 4
y(2) =
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan masalah nilai awal y′ + y/x = 5x2 bagi x > 0, dengan y(1) = −2. Cari y(2).
y′ + y/x = 5x2y(1) = −2
y(2) =
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [4 1 4; −2 2 1; 2 −2 −5]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem 5x + 5y = 7 dan −6x + 6y = 10. Cari x.
5x + 5y = 7−6x + 6y = 10
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari hasil darab titik a·b bagi a = (−5, −4, 1) dan b = (7, 4, −5).
a = (−5, −4, 1)b = (7, 4, −5)
a·b =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Cari luas A segi tiga dengan bucu A(−2, 2, 3), B(1, 0, 1) dan C(−1, 1, 1). Koordinat dalam meter.
A(−2, 2, 3)B(1, 0, 1)C(−1, 1, 1)
A = m²
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari varians Var(X) bagi X.
x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.25, 0.25, 0.3, 0.2
Var(X) =
16.KebarangkalianSukar
8 komponen diuji, dan setiap satu gagal dengan kebarangkalian 0.25, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P paling banyak satu gagal?
n = 8p = 0.25
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 21, 50, 48, 50, 32, 33, 21.
n = 7
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 70 dan sisihan piawai 12. Cari skor-z z bagi skor 55.6.
μ = 70σ = 12x = 55.6
z =
19.Taburan normalSederhana
X normal dengan min 12 min dan sisihan piawai 1.5 min; Y tak bersandar dan normal dengan min 20 min dan sisihan piawai 2 min. Cari kebarangkalian P bahawa X + Y melebihi 34.5 min. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 34.5 min
P =
20.Taburan normalSukar
hayat bateri bertaburan normal dengan min 500 h dan sisihan piawai 40 h. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 10% daripadanya (persentil ke-10).
μ = 500σ = 40P = 10%
x = h
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = −2
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/(√(4x2 − 8x) + 2x)
Bahagikan dengan x
f(x) = −8/(√(4 + (−8)/x) + 2)
Biarkan x → ∞
L = −8/(2 + 2) = −2
Jawapan
L = −2
2.Had
Jawapan: L = 0.125
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
(−0.5·e−0.5x + 0.5)/(2x) → 0/0
Penggunaan kedua
0.25·e−0.5x/2
Gantikan x = 0
L = 0.25·1/2 = 0.125
Jawapan
L = 0.125
3.Terbitan
Jawapan: f′(1) = 6
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 rantai
f′(x) = 3·(2x − 3)2·2
Gantikan
f′(1) = 3·(−1)2·2 = 6
Jawapan
f′(1) = 6
4.Terbitan
Jawapan: b = −0.5
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(3) = 8.5
f′(x) = x → f′(3) = 3
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 8.5 − 3·3 = −0.5
Jawapan
b = −0.5
5.Kamiran
Jawapan: I = 26.8
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) = e2x/2
Nilaikan pada had
I = (e4 − 1)/2 = (54.6 − 1)/2 = 26.8
Jawapan
I = 26.8
6.Kamiran
Jawapan: A = 36
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
9 − x² = 0 → x = ±3
Kamirkan
A = [9x − x³/3]−33 = 18 − (−18) = 36
Jawapan
A = 36
7.Nombor kompleks
Jawapan: a = 9.397
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 = 10·cos(−20°) = 9.397
b = 10·sin(−20°) = −3.42
Bentuk Cartes
z = 9.397 − j3.42
a = 9.397
Jawapan
a = 9.397
8.Nombor kompleks
Jawapan: Re(z⁴) = −4
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.
Kuasa langkah demi langkah
z² = (1 + j)(1 + j) = j2
z³ = (j2)(1 + j) = −2 + j2
z⁴ = (−2 + j2)(1 + j) = −4
Semak dengan De Moivre
z = 1.414∠45° → z⁴ = 4∠180°
Re(z⁴) = −4
Jawapan
Re(z⁴) = −4
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(2) = 0.01778
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 berganda
(r + 4)² = 0 → r = −4
Pemalar
A = y(0) = 5
y′(0) = B − 4A → B = 4 + 20 = 24
Nilaikan
y(2) = (5 + 24·2)·e−8 = 0.01778
Jawapan
y(2) = 0.01778
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(2) = 8.375
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∫1/x dx = x1
Kamirkan
(x1y)′ = 5x3 → x1y = 5x4/4 + C
Syarat awal
−2 = 5/4 + C → C = −3.25
Nilaikan
y(2) = (5·24/4 + (−3.25))/21 = 8.375
Jawapan
y(2) = 8.375
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = −40
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 = −8, M₁₂ = 8, M₁₃ = 0
Pengembangan kofaktor
det A = 4·(−8) − 1·8 + 4·0 = −40
Jawapan
det A = −40
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = −0.1333
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 = 5·6 − 5·(−6) = 60
Gantikan lajur x
det Aₓ = 7·6 − 5·10 = −8
x = −8/60 = −0.1333
Jawapan
x = −0.1333
y = 1.533
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: a·b = −56
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.
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.
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 = 0·0.25 + 2·0.25 + 4·0.3 + 6·0.2 = 2.9
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 0·0.25 + 4·0.25 + 16·0.3 + 36·0.2 = 13
Varians
Var(X) = 13 − 2.9² = 4.59
Jawapan
Var(X) = 4.59
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.3671
Kebarangkalian: dengan hasil yang sama mungkin, P(A) = baik/jumlah. Bagi peristiwa tak bersandar darabkan: P(A dan B) = P(A)·P(B). Pelengkap sering membantu: P(sekurang-kurangnya satu) = 1 − P(tiada). Binomial: dalam n percubaan tak bersandar dengan kebarangkalian kejayaan p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Sifar dan satu kegagalan
P(X = 0) = 0.758 = 0.1001
P(X = 1) = 8·0.25·0.757 = 0.267
Tambahkannya
P = 0.1001 + 0.267 = 0.3671
Jawapan
P = 0.3671
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 12.97
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 = (55.6 − 70)/12 = −1.2
Jawapan
z = −1.2
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.1587
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).
Taburan hasil tambah
μ = 32 min, σ = √(1.5² + 2²) = 2.5 min
Piawaikan
z = (34.5 − 32)/2.5 = 1
Ekor atas
P = 1 − Φ(1) = 1 − 0.8413 = 0.1587
Jawapan
P = 0.1587
20.Taburan normal
Jawapan: x = 448.7 h
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.