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→∞ (1 + 1/x)3x. Berikan nilai perpuluhan.
f(x) = (1 + 1/x)3xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (e−2x − 1 + 2x)/x².
f(x) = (e−2x − 1 + 2x)/x²x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·sin(x), dengan x dalam radian. Cari f′(2).
f(x) = x·sin(x)x = 2 rad
f′(2) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = −x2 + 2x + 2 pada x = 3 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = −x2 + 2x + 2x = 3
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫03 e2x dx.
f(x) = e2x[0, 3]
I =
6.KamiranSukar
Nilaikan I = ∫₀0.5 x²·eˣ dx.
∫₀0.5 x²eˣ dx
I =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = −9 − j8 dalam bentuk eksponen r·ejθ. Beri θ dalam radian, antara −π dengan π.
z = −9 − j8
θ = rad
8.Nombor kompleksSukar
Punca bagi zⁿ = w dengan n = 2 dan w = 36∠135° ialah zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1. Cari argumen z₀ dalam darjah, antara −180° dengan 180°.
w = 36∠135°n = 2k = 0
θ₀ = °
9.Persamaan pembezaanSederhana
Selesaikan y″ + 4y′ + 4y = 0 dengan y(0) = 2 dan y′(0) = 2. Cari y(1.5).
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 2y′(0) = 2
y(1.5) =
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 400 L air yang di dalamnya terlarut 20 kg garam. Air garam dengan 0.2 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 5 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Selepas berapa minit t tangki mengandungi 62 kg garam?
V = 400 Lm0 = 20 kgc = 0.2 kg/Lr = 5 L/min
t = min
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [−1 −4 5; 4 5 −4; 5 0 −1]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [5 2; −7 −4]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (−20, −30, −10) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(0, 2, 3) ke titik B(−1, −1, 5). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (−20, −30, −10) NA(0, 2, 3) mB(−1, −1, 5) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Cari luas A segi empat selari yang direntangi oleh a = (6, 6, −5) dan b = (−1, −4, −3).
a = (6, 6, −5)b = (−1, −4, −3)
A =
15.KebarangkalianSederhana
Sebuah beg mengandungi 8 bebola merah dan 8 biru. Anda mengambil dua bebola tanpa memulangkan yang pertama. Berapakah kebarangkalian P kedua-duanya merah?
8 / 8
P =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 8 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.2, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 2 jawapan betul?
n = 8p = 0.2k = 2
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 29, 26, 47, 43, 58.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 100 dan sisihan piawai 12. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di atas 115?
μ = 100σ = 12x = 115
P =
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 37 min. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 37 min
P =
20.Taburan normalSukar
berat beg bertaburan normal dengan min 250 g dan sisihan piawai 5 g. Seret titik pemotong supaya 90% teratas yang berlorek berada di sebelah kanannya. Cari titik pemotong x.
μ = 250 gσ = 5 g90%
x = g
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 20.09
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).
Ambil logaritma
ln L = limx→∞ 3·x·ln(1 + 1/x)
Nilaikan
ln(1 + u)/u → 1 apabila u → 0, maka x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 3·1 = 3
Buat songsangan logaritma
L = e3 = 20.09
Jawapan
L = 20.09
2.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).
Penggunaan pertama
(−2·e−2x + 2)/(2x) → 0/0
Penggunaan kedua
4·e−2x/2
Gantikan x = 0
L = 4·1/2 = 2
Jawapan
L = 2
3.Terbitan
Jawapan: f′(2) = 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(x) + x·cos(x)
Gantikan
f′(2) = 0.9093 + 2·(−0.4161) = 0.077
Jawapan
f′(2) = 0.077
4.Terbitan
Jawapan: b = 11
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) = −1
f′(x) = −2x + 2 → f′(3) = −4
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −1 − (−4)·3 = 11
Jawapan
b = 11
5.Kamiran
Jawapan: I = 201.2
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 = (e6 − 1)/2 = (403.4 − 1)/2 = 201.2
Jawapan
I = 201.2
6.Kamiran
Jawapan: I = 0.0609
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
1.649·(1.25) − 1·2 = 0.0609
Jawapan
I = 0.0609
7.Nombor kompleks
Jawapan: θ = −2.415 rad
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.
Modulus
r = √(81 + 64) = 12.04
Argumen dalam radian
θ = −138.4° = −138.4·π/180 = −2.415 rad
Bentuk eksponen
z = 12.04·e−j2.415
Jawapan
θ = −2.415 rad
8.Nombor kompleks
Jawapan: θ₀ = 67.5 °
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.
Modulus punca-punca
361/2 = 6
Argumen punca
θ₀ = (135° + 360°·0)/2 = 67.5°
Argumen
θ₀ = 67.5°
Jawapan
θ₀ = 67.5°
2 punca terletak pada bulatan berjejari 6, berjarak 180°.
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1.5) = 0.5477
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 + 2)² = 0 → r = −2
Pemalar
A = y(0) = 2
y′(0) = B − 2A → B = 2 + 4 = 6
Nilaikan
y(1.5) = (2 + 6·1.5)·e−3 = 0.5477
Jawapan
y(1.5) = 0.5477
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 96.32 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.
Keputusan
m(t) = 80 + (−60)·e−t/80
Selesaikan untuk t
e−t/80 = (80 − 62)/(80 − 20) = 0.3
t = 80·ln(3.333) = 96.32 min
Jawapan
t = 96.32 min
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = −56
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 = −5, M₁₂ = 16, M₁₃ = −25
Pengembangan kofaktor
det A = (−1)·(−5) − (−4)·16 + 5·(−25) = −56
Jawapan
det A = −56
12.Matriks & penentu
Jawapan: λ = 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.
Persamaan cirian
λ² − (1)λ + (−6) = 0
Selesaikan
λ = (1 ± √(25))/2 → λ = −2, 3
λ = 3
Jawapan
λ = 3
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = 90 J
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.
Sesaran
d = B − A = (−1, −1, 5) − (0, 2, 3) = (−1, −3, 2) 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.
Hasil darab silang
(a × b)x = aybz − azby = 6·(−3) − (−5)·(−4) = −38
(a × b)y = azbx − axbz = (−5)·(−1) − 6·(−3) = 23
(a × b)z = axby − aybx = 6·(−4) − 6·(−1) = −18
Luas
A = |a × b| = √((−38)² + 23² + (−18)²) = 47.93
Jawapan
A = 47.93
15.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.
Pengambilan pertama dan kedua
P = 8/16 · 7/15 = 56/240 = 0.2333
Jawapan
P = 0.2333
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.2936
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.
Formula binomial
P(X = 2) = 28·0.22·0.86 = 28·0.04·0.2621 = 0.2936
Jawapan
P = 0.2936
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 13.2
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 = 1.25
Jadual normal piawai
Φ(1.25) = 0.8944
P = 1 − 0.8944 = 0.1056
Jawapan
P = 0.1056
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.02275
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 = (37 − 32)/2.5 = 2
Ekor atas
P = 1 − Φ(2) = 1 − 0.9772 = 0.02275
Jawapan
P = 0.02275
20.Taburan normal
Jawapan: x = 243.6 g
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.