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 + 4x) − 3x).
f(x) = √(9x2 + 4x) − 3xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (1 − cos 5x)/(x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 5x)/(x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x2·e2x. Cari f′(1.5).
f(x) = x2·e2xx = 1.5
f′(1.5) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 2x2 − 2x − 3 pada x = 1 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 2x2 − 2x − 3x = 1
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫02 2x·(x² + 1)3 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)3[0, 2]
I =
6.KamiranSukar
Rantau antara garis y = 4x dan parabola y = x² diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu.
y = 4xy = x²
V =
7.Nombor kompleksSederhana
Nombor z = 2·ej0.8 mempunyai sudutnya dalam radian. Cari bahagian khayalannya b.
r = 2θ = 0.8 rad
b =
8.Nombor kompleksSukar
Cari bahagian khayalan (−3 − j)⁴.
z = −3 − jn = 4
Im(z⁴) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Selesaikan y″ + 6y′ + 9y = 0 dengan y(0) = 2 dan y′(0) = 2. Cari y(1).
y″ + 6y′ + 9y = 0y(0) = 2y′(0) = 2
y(1) =
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 100 L air tulen. Air garam dengan 0.1 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 20 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Berapakah jumlah garam m dalam tangki selepas 10 min?
V = 100 Lm0 = 0 kgc = 0.1 kg/Lr = 20 L/min
m = kg
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [−2 4 4; −1 5 −4; 5 5 −3]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem −x − 5y = 9 dan 4x + 2y = −12. Cari x.
−x − 5y = 94x + 2y = −12
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (25, −30, 0) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(1, −3, 1) ke titik B(−4, 5, 3). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (25, −30, 0) NA(1, −3, 1) mB(−4, 5, 3) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Bagi a = (−4, −6, 6) dan b = (3, −3, −5), cari komponen-x (a × b)x hasil darab silang a × b.
a = (−4, −6, 6)b = (3, −3, −5)
(a × b)x =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari sisihan piawai σ bagi X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.35, 0.1, 0.35, 0.2
σ =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 7 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.7, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 4 jawapan betul?
n = 7p = 0.7k = 4
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 29, 36, 41, 13, 37.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 70 dan sisihan piawai 12. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di atas 88?
μ = 70σ = 12x = 88
P =
19.Taburan normalSederhana
Seret z supaya luas berlorek antara −z dan z di bawah lengkung normal piawai ialah 0.9625. Cari z hingga dua tempat perpuluhan.
A = 0.9625
z =
20.Taburan normalSukar
skor IQ bertaburan normal dengan min 100 markah dan sisihan piawai 15 markah. Seret titik pemotong supaya 85% terbawah yang berlorek berada di sebelah kirinya. Cari titik pemotong x.
μ = 100 markahσ = 15 markah85%
x = markah
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 0.6667
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) = 4x/(√(9x2 + 4x) + 3x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 4/(√(9 + 4/x) + 3)
Biarkan x → ∞
L = 4/(3 + 3) = 0.6667
Jawapan
L = 0.6667
2.Had
Jawapan: L = 12.5
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
5·sin 5x/(2x) → 0/0
Penggunaan kedua
25·cos 5x/2
Gantikan x = 0
L = 25/2 = 12.5
Jawapan
L = 12.5
3.Terbitan
Jawapan: f′(1.5) = 150.6
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 hasil darab
f′(x) = u′v + uv′ = e2x·(2x + 2·x2)
Gantikan
f′(1.5) = 20.09·(3 + 4.5) = 150.6
Jawapan
f′(1.5) = 150.6
4.Terbitan
Jawapan: b = −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(1) = −3
f′(x) = 4x − 2 → f′(1) = 2
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −3 − 2·1 = −5
Jawapan
b = −5
5.Kamiran
Jawapan: I = 156
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 = ∫15 u3 du
Kamirkan dan nilaikan
I = [u4/4]15 = (625 − 1)/4 = 156
Jawapan
I = 156
6.Kamiran
Jawapan: V = 428.9
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
4x = 1x² → x = 0, x = 4
Kaedah sesendal
V = π∫₀4 ((4x)² − (1x²)²) dx
Kamirkan
V = π(16·4³/3 − 1·4⁵/5) = π·136.5 = 428.9
Jawapan
V = 428.9
7.Nombor kompleks
Jawapan: b = 1.435
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.
Rumus Euler
z = 2·(cos 0.8 + j sin 0.8)
Komponen (radian)
a = 2·cos 0.8 = 1.393
b = 2·sin 0.8 = 1.435
b = 1.435
Jawapan
b = 1.435
8.Nombor kompleks
Jawapan: Im(z⁴) = 96
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 = (−3 − j)(−3 − j) = 8 + j6
z³ = (8 + j6)(−3 − j) = −18 − j26
z⁴ = (−18 − j26)(−3 − j) = 28 + j96
Semak dengan De Moivre
z = 3.162∠−161.6° → z⁴ = 100∠73.74°
Im(z⁴) = 96
Jawapan
Im(z⁴) = 96
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1) = 0.4979
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 + 3)² = 0 → r = −3
Pemalar
A = y(0) = 2
y′(0) = B − 3A → B = 2 + 6 = 8
Nilaikan
y(1) = (2 + 8·1)·e−3 = 0.4979
Jawapan
y(1) = 0.4979
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: m = 8.647 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 = 20·0.1 − (20/100)·m = 2 − 0.2·m
Selesaikan
Faktor pengamiran ialah ert/V; penyelesaiannya menghampiri keseimbangan c·V.
m(t) = 10 + (−10)·e−t/5
Gantikan t
m(10) = 10 + (−10)·0.1353 = 8.647 kg
Jawapan
m = 8.647 kg
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = −222
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 = 23, M₁₃ = −30
Pengembangan kofaktor
det A = (−2)·5 − 4·23 + 4·(−30) = −222
Jawapan
det A = −222
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = −2.333
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)·2 − (−5)·4 = 18
Gantikan lajur x
det Aₓ = 9·2 − (−5)·(−12) = −42
x = −42/18 = −2.333
Jawapan
x = −2.333
y = −1.333
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = −365 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 = (−4, 5, 3) − (1, −3, 1) = (−5, 8, 2) m
Kerja
W = F·d = 25·(−5) + (−30)·8 + 0·2 = −365 J
Jawapan
W = −365 J
Kerja negatif: daya bertindak kebanyakannya melawan gerakan.
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: (a × b)x = 48
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, komponen demi komponen
(a × b)x = aybz − azby = (−6)·(−5) − 6·(−3) = 48
(a × b)y = azbx − axbz = 6·3 − (−4)·(−5) = −2
(a × b)z = axby − aybx = (−4)·(−3) − (−6)·3 = 30
Komponen yang diminta
(a × b)x = 48
Jawapan
(a × b)x = 48
Semak: a × b berserenjang dengan kedua-dua vektor, maka hasil darab titiknya dengan a dan dengan b ialah sifar.
15.Kebarangkalian
Jawapan: σ = 1.158
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 = 1·0.35 + 2·0.1 + 3·0.35 + 4·0.2 = 2.4
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 1·0.35 + 4·0.1 + 9·0.35 + 16·0.2 = 7.1
Varians
Var(X) = 7.1 − 2.4² = 1.34
σ = √1.34 = 1.158
Jawapan
σ = 1.158
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.2269
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.
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 = 1.5
Jadual normal piawai
Φ(1.5) = 0.9332
P = 1 − 0.9332 = 0.06681
Jawapan
P = 0.06681
19.Taburan normal
Jawapan: z = 2.08
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 + 0.9625)/2 = 0.9812
Baca jadual-z secara terbalik
Cari 0.9812 di dalam jadual dan baca z.
z = 2.08
Jawapan
z = 2.08
20.Taburan normal
Jawapan: x = 115.6 markah
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.