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 + 7x) − 2x).
f(x) = √(4x2 + 7x) − 2xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (1 − cos 4x)/(4x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 4x)/(4x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·sin(3x), dengan x dalam radian. Cari f′(0.5).
f(x) = x·sin(3x)x = 0.5 rad
f′(0.5) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 − 15x2 + 63x + 3. Cari koordinat-x x bagi minimum setempat.
f(x) = x3 − 15x2 + 63x + 3
x =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫₁2.5 x·ln x dx.
∫₁2.5 x ln x dx
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan antara parabola y = 4 − x² dan paksi-x.
y = 4 − x²
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Diberi z₁ = 5∠−60° dan z₂ = 4∠45°, cari bahagian khayalan w = z₁·z₂.
z₁ = 5∠−60°z₂ = 4∠45°
Im(w) =
8.Nombor kompleksSukar
Tepat satu daripada titik A–D ialah punca bagi z³ = 27∠−90°. Klik titik itu.
w = 27∠−90°n = 3
1A (3∠−90°)
2B (5.4∠−150°)
3C (3∠−150°)
4D (3∠150°)
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sekaleng minuman bergas pada 4 °C dikeluarkan daripada peti sejuk ke dalam bilik pada 29 °C. Selepas 17 min suhunya ialah 18 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Cari pemalar k dalam min⁻¹.
T0 = 4 °CTa = 29 °CT(17) = 18 °C
k = min⁻¹
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan y″ + 2y′ + 5y = 0 dengan y(0) = 1 dan y′(0) = 0 (dilepaskan dari pegun). Cari y(1.5); sudut dalam radian.
y″ + 2y′ + 5y = 0y(0) = 1y′(0) = 0
y(1.5) =
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [−3 4 4; −4 0 1; −4 −3 3]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem −4x − 5y = −9 dan −2x − 4y = 12. Cari x.
−4x − 5y = −9−2x − 4y = 12
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari hasil darab titik a·b bagi a = (−7, −1, 5) dan b = (3, −3, −6).
a = (−7, −1, 5)b = (3, −3, −6)
a·b =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Daya F = (−30, 40, −10) N bertindak pada titik A(2, −2, 1). Koordinat dalam meter. Cari komponen-x Mx momen daya terhadap asalan O(0, 0, 0).
F = (−30, 40, −10) NA(2, −2, 1) mO(0, 0, 0) m
Mx = N·m
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari varians Var(X) bagi X.
x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.3, 0.05, 0.15, 0.15, 0.35
Var(X) =
16.KebarangkalianSukar
X mempunyai taburan yang ditunjukkan, dan Y = −2X − 3. Cari sisihan piawai σY bagi Y.
Cari sisihan piawai sampel s data: 22, 50, 18, 44, 15, 25.
n = 6
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 500 dan sisihan piawai 50. Cari skor-z z bagi skor 450.
μ = 500σ = 50x = 450
z =
19.Taburan normalSederhana
Jisim penumpang dengan bagasi adalah tak bersandar dan normal dengan min 85 kg dan sisihan piawai 12 kg. Cari kebarangkalian P bahawa jumlah jisim 9 daripadanya melebihi 801 kg. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μ = 85 kgσ = 12 kgn = 9> 801 kg
P =
20.Taburan normalSukar
masa penghantaran bertaburan normal dengan min 32 min dan sisihan piawai 6 min. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 25% daripadanya (persentil ke-25).
μ = 32σ = 6P = 25%
x = min
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 1.75
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/(√(4x2 + 7x) + 2x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 7/(√(4 + 7/x) + 2)
Biarkan x → ∞
L = 7/(2 + 2) = 1.75
Jawapan
L = 1.75
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
4·sin 4x/(8x) → 0/0
Penggunaan kedua
16·cos 4x/8
Gantikan x = 0
L = 16/8 = 2
Jawapan
L = 2
3.Terbitan
Jawapan: f′(0.5) = 1.104
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(3x) + 3x·cos(3x)
Gantikan
f′(0.5) = 0.9975 + 1.5·0.07074 = 1.104
Jawapan
f′(0.5) = 1.104
4.Terbitan
Jawapan: x = 7
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.
Terbitan
f′(x) = 3x2 − 30x + 63 = 3·(x2 − 10x + 21)
Selesaikan f′(x) = 0
x = 3 atau x = 7
Yang mana satu
f″(x) = 6x − 30: negatif pada maksimum, positif pada minimum.
f″(3) = −12, f″(7) = 12
x = 7
Jawapan
x = 7
5.Kamiran
Jawapan: I = 1.551
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
(3.125·ln 2.5 − 1.5625) − (0 − 0.25) = 1.551
Jawapan
I = 1.551
6.Kamiran
Jawapan: A = 10.67
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
4 − x² = 0 → x = ±2
Kamirkan
A = [4x − x³/3]−22 = 5.333 − (−5.333) = 10.67
Jawapan
A = 10.67
7.Nombor kompleks
Jawapan: Im(w) = −5.176
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 dan argumen w
|w| = 5 · 4 = 20
θ = −60° + 45° = −15°
Bentuk Cartes
Re(w) = 20·cos(−15°) = 19.32
Im(w) = 20·sin(−15°) = −5.176
Im(w) = −5.176
Jawapan
Im(w) = −5.176
8.Nombor kompleks
Jawapan: C (3∠−150°)
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 dan argumen punca-punca
|z| = 3
θ = −30°, 90°, −150°
Titik itu
C = 3∠−150°
Jawapan
C (3∠−150°)
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: k = 0.04829 min⁻¹
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.
Nisbah beza suhu
e−17k = -11/-25
Selesaikan untuk k
k = ln(-25/-11)/17 = 0.04829 min⁻¹
Jawapan
k = 0.04829 min⁻¹
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1.5) = −0.2052
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 kompleks
r = −1 ± 2j
Pemalar
A = 1, B = 1·1/2 = 0.5
Nilaikan
y(1.5) = e−1.5(1·cos 3 + 0.5·sin 3) = −0.2052
Jawapan
y(1.5) = −0.2052
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = 71
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 = 3, M₁₂ = −8, M₁₃ = 12
Pengembangan kofaktor
det A = (−3)·3 − 4·(−8) + 4·12 = 71
Jawapan
det A = 71
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = 16
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 = (−4)·(−4) − (−5)·(−2) = 6
Gantikan lajur x
det Aₓ = (−9)·(−4) − (−5)·12 = 96
x = 96/6 = 16
Jawapan
x = 16
y = −11
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: a·b = −48
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.
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 = 3.5, Var(X) = 4.75, σX = 2.179
Perubahan linear
σY = |−2|·2.179 = 4.359
Jawapan
σY = 4.359
Min memang berubah: E(Y) = −2·3.5 − 3 = −10.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 14.48
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 = (450 − 500)/50 = −1
Jawapan
z = −1
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 jumlah
μT = 765 kg, σT = 12·√9 = 36 kg
Piawaikan
z = (801 − 765)/36 = 1
Kebarangkalian
P = 1 − Φ(1) = 0.1587
Jawapan
P = 0.1587
20.Taburan normal
Jawapan: x = 27.95 min
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.