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 + 7x) − x).
f(x) = √(x2 + 7x) − xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 ln(1 + 5x)/sin(3x), dengan x dalam radian.
f(x) = ln(1 + 5x)/sin(3x)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = (−2x − 3)5. Cari f′(1).
f(x) = (−2x − 3)5x = 1
f′(1) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 0.5x2 − 2x + 6 pada x = 3 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 0.5x2 − 2x + 6x = 3
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫01 2x·(x² + 1)3 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)3[0, 1]
I =
6.KamiranSukar
Rantau antara garis y = 3x dan parabola y = x² diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu.
y = 3xy = x²
V =
7.Nombor kompleksSederhana
Cari argumen θ bagi z = −7 + j6 dalam darjah, sebagai nilai utama antara −180° dengan 180°.
z = −7 + j6
θ = °
8.Nombor kompleksSukar
Gunakan teorem De Moivre untuk mencari bahagian khayalan z⁶ bagi z = 2 + j2.
z = 2 + j2n = 6
Im(z⁶) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sekaleng minuman bergas pada 5 °C dikeluarkan daripada peti sejuk ke dalam bilik pada 28 °C. Selepas 26 min suhunya ialah 20 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama selepas permulaan, t, untuk mencapai 26 °C?
T0 = 5 °CTa = 28 °CT(26) = 20 °CT = 26 °C
t = min
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 1000 L air yang di dalamnya terlarut 10 kg garam. Air garam dengan 0.05 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 5 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Berapakah jumlah garam m dalam tangki selepas 95 min?
V = 1000 Lm0 = 10 kgc = 0.05 kg/Lr = 5 L/min
m = kg
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [2 1 0; 5 −1 3; −1 −4 2]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem x + 6y = −4 dan −3x − 4y = 2. Cari x.
x + 6y = −4−3x − 4y = 2
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari nilai k supaya vektor a = (1, −1, 3) dan b = (−6, k, 6) berserenjang.
a = (1, −1, 3)b = (−6, k, 6)
k =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Daya F = (−60, 60, −60) N bertindak pada titik A(2, 4, −2). Koordinat dalam meter. Cari magnitud |M| momen daya terhadap titik O(2, 3, 2).
F = (−60, 60, −60) NA(2, 4, −2) mO(2, 3, 2) m
|M| = N·m
15.KebarangkalianSederhana
Satu dadu adil digolek 7 kali. Berapakah kebarangkalian P mendapat sekurang-kurangnya satu enam?
n = 7
P =
16.KebarangkalianSukar
6 komponen diuji, dan setiap satu gagal dengan kebarangkalian 0.4, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P paling banyak satu gagal?
n = 6p = 0.4
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 42, 30, 52, 57, 17, 16.
n = 6
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 50 dan sisihan piawai 12. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di atas 62?
μ = 50σ = 12x = 62
P =
19.Taburan normalSederhana
hayat bateri bertaburan normal dengan min 500 h dan sisihan piawai 40 h. Berapakah pecahan yang terletak antara 452 dan 522 h? Berikan P sebagai perpuluhan.
μ = 500σ = 40x1 = 452x2 = 522
P =
20.Taburan normalSukar
skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 65 markah dan sisihan piawai 10 markah. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 75% daripadanya (persentil ke-75).
μ = 65σ = 10P = 75%
x = markah
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 3.5
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) = 7x/(√(x2 + 7x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 7/(√(1 + 7/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = 7/(1 + 1) = 3.5
Jawapan
L = 3.5
2.Had
Jawapan: L = 1.667
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 [5/(1 + 5x)]/[3·cos 3x]
Gantikan x = 0
L = 5/3 = 1.667
Jawapan
L = 1.667
3.Terbitan
Jawapan: f′(1) = −6250
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) = 5·(−2x − 3)4·(−2)
Gantikan
f′(1) = 5·(−5)4·(−2) = −6250
Jawapan
f′(1) = −6250
4.Terbitan
Jawapan: b = 1.5
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) = 4.5
f′(x) = x − 2 → f′(3) = 1
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 4.5 − 1·3 = 1.5
Jawapan
b = 1.5
5.Kamiran
Jawapan: I = 3.75
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.
Penggantian
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u3 du
Kamirkan dan nilaikan
I = [u4/4]12 = (16 − 1)/4 = 3.75
Jawapan
I = 3.75
6.Kamiran
Jawapan: V = 101.8
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
3x = 1x² → x = 0, x = 3
Kaedah sesendal
V = π∫₀3 ((3x)² − (1x²)²) dx
Kamirkan
V = π(9·3³/3 − 1·3⁵/5) = π·32.4 = 101.8
Jawapan
V = 101.8
7.Nombor kompleks
Jawapan: θ = 139.4 °
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 = 6 → II
Sudut rujukan
α = atan(6/7) = 40.6°
Argumen
θ = 180° − α = 139.4°
Jawapan
θ = 139.4°
Dalam bentuk kutub z = 9.22∠139.4°.
8.Nombor kompleks
Jawapan: Im(z⁶) = −512
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.
Bentuk kutub
z = 2 + j2 = 2√2∠45°
De Moivre
z⁶ = (2√2)⁶∠270° = 512∠−90°
Bentuk Cartes
z⁶ = 512·(cos −90° + j sin −90°) = −j512
Im(z⁶) = −512
Jawapan
Im(z⁶) = −512
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 60.13 min
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.
Pemalar penyejukan
k = ln(-23/-8)/26 = 0.04062 min⁻¹
Masa untuk mencapai sasaran
t = ln(-23/(−2))/0.04062 = 60.13 min
Jawapan
t = 60.13 min
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: m = 25.12 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 = 5·0.05 − (5/1000)·m = 0.25 − 0.005·m
Selesaikan
Faktor pengamiran ialah ert/V; penyelesaiannya menghampiri keseimbangan c·V.
m(t) = 50 + (−40)·e−t/200
Gantikan t
m(95) = 50 + (−40)·0.6219 = 25.12 kg
Jawapan
m = 25.12 kg
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = 7
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 = 10, M₁₂ = 13, M₁₃ = −21
Pengembangan kofaktor
det A = 2·10 − 1·13 + 0·(−21) = 7
Jawapan
det A = 7
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = 0.2857
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 = 1·(−4) − 6·(−3) = 14
Gantikan lajur x
det Aₓ = (−4)·(−4) − 6·2 = 4
x = 4/14 = 0.2857
Jawapan
x = 0.2857
y = −0.7143
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: k = 12
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 sama dengan sifar
a·b = 1·(−6) + (−1)·k + 3·6 = 0
12 + (−1)·k = 0
Selesaikan untuk k
k = −12/(−1) = 12
Jawapan
k = 12
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: |M| = 305.9 N·m
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.
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.
Pelengkap
P(tiada enam) = (5/6)7 = 0.2791
P = 1 − 0.2791 = 0.7209
Jawapan
P = 0.7209
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.2333
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) = 0.66 = 0.04666
P(X = 1) = 6·0.4·0.65 = 0.1866
Tambahkannya
P = 0.04666 + 0.1866 = 0.2333
Jawapan
P = 0.2333
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 17.49
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 = 1
Jadual normal piawai
Φ(1) = 0.8413
P = 1 − 0.8413 = 0.1587
Jawapan
P = 0.1587
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.5938
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 = (452 − 500)/40 = −1.2
z₂ = (522 − 500)/40 = 0.55
Luas antara
P = Φ(0.55) − Φ(−1.2) = 0.7088 − 0.1151 = 0.5938
Jawapan
P = 0.5938
20.Taburan normal
Jawapan: x = 71.75 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.