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 + 8x) − x).
f(x) = √(x2 + 8x) − xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (e3x − 1 − 3x)/x².
f(x) = (e3x − 1 − 3x)/x²x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x3·ex. Cari f′(2).
f(x) = x3·exx = 2
f′(2) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 0.5x2 + 2x − 4 pada x = 3 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 0.5x2 + 2x − 4x = 3
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫₁2 x·ln x dx.
∫₁2 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 = 2∠70° dan z₂ = 1.5∠−140°, cari bahagian nyata w = z₁·z₂.
z₁ = 2∠70°z₂ = 1.5∠−140°
Re(w) =
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
Sebuah bahagian keluli tempaan pada 400 °C dibiarkan sejuk di dalam bengkel pada 28 °C. Selepas 18 min suhunya ialah 288 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama selepas permulaan, t, untuk mencapai 355 °C?
T0 = 400 °CTa = 28 °CT(18) = 288 °CT = 355 °C
t = min
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 100 L air yang di dalamnya terlarut 5 kg garam. Air garam dengan 0.1 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 10 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 = 5 kgc = 0.1 kg/Lr = 10 L/min
m = kg
11.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c11 (baris 1, lajur 1).
A = [−4 6; 3 −5]B = [6 −6; 2 −6]
c11 =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem 3x + 6y = 2 dan x − 4y = −4. Cari x.
3x + 6y = 2x − 4y = −4
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (15, −30, 15) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(5, 5, −1) ke titik B(2, 1, −1). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (15, −30, 15) NA(5, 5, −1) mB(2, 1, −1) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Daya F = (−10, 0, −20) N bertindak pada titik A(2, 4, 3). Koordinat dalam meter. Cari komponen-z Mz momen daya terhadap titik O(−3, 0, 3).
F = (−10, 0, −20) NA(2, 4, 3) mO(−3, 0, 3) m
Mz = N·m
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari varians Var(X) bagi X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.3, 0.35, 0.05, 0.3
Var(X) =
16.KebarangkalianSukar
Satu permainan berharga €2 untuk dimain. Anda menang €8 dengan kebarangkalian 0.15 dan €20 dengan kebarangkalian 0.02; jika tidak anda tidak menang apa-apa. Pertaruhan tidak dikembalikan. Cari jangkaan keuntungan bersih E(G) setiap permainan.
pertaruhan = €2€8: p = 0.15€20: p = 0.02
E(G) = €
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 39, 36, 44, 20, 57, 48, 50.
n = 7
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 100 dan sisihan piawai 20. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di bawah 60?
μ = 100σ = 20x = 60
P =
19.Taburan normalSederhana
Seret z supaya luas berlorek di bawah lengkung normal piawai, di sebelah kanan z, ialah 0.9756. Cari z hingga dua tempat perpuluhan.
A = 0.9756
z =
20.Taburan normalSukar
hayat bateri bertaburan normal dengan min 500 h dan sisihan piawai 40 h. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 95% daripadanya (persentil ke-95).
μ = 500σ = 40P = 95%
x = h
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 4
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/(√(x2 + 8x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 8/(√(1 + 8/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = 8/(1 + 1) = 4
Jawapan
L = 4
2.Had
Jawapan: L = 4.5
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
(3·e3x − 3)/(2x) → 0/0
Penggunaan kedua
9·e3x/2
Gantikan x = 0
L = 9·1/2 = 4.5
Jawapan
L = 4.5
3.Terbitan
Jawapan: f′(2) = 147.8
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′ = ex·(3x2 + 1·x3)
Gantikan
f′(2) = 7.389·(12 + 8) = 147.8
Jawapan
f′(2) = 147.8
4.Terbitan
Jawapan: b = −8.5
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) = 6.5
f′(x) = x + 2 → f′(3) = 5
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 6.5 − 5·3 = −8.5
Jawapan
b = −8.5
5.Kamiran
Jawapan: I = 0.6363
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
(2·ln 2 − 1) − (0 − 0.25) = 0.6363
Jawapan
I = 0.6363
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: Re(w) = 1.026
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| = 2 · 1.5 = 3
θ = 70° + (−140)° = −70°
Bentuk Cartes
Re(w) = 3·cos(−70°) = 1.026
Im(w) = 3·sin(−70°) = −2.819
Re(w) = 1.026
Jawapan
Re(w) = 1.026
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 = 6.479 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(372/260)/18 = 0.0199 min⁻¹
Masa untuk mencapai sasaran
t = ln(372/327)/0.0199 = 6.479 min
Jawapan
t = 6.479 min
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: m = 8.161 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 = 10·0.1 − (10/100)·m = 1 − 0.1·m
Selesaikan
Faktor pengamiran ialah ert/V; penyelesaiannya menghampiri keseimbangan c·V.
m(t) = 10 + (−5)·e−t/10
Gantikan t
m(10) = 10 + (−5)·0.3679 = 8.161 kg
Jawapan
m = 8.161 kg
11.Matriks & penentu
Jawapan: c11 = −12
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.
Baris darab lajur
c11 = (−4)·6 + 6·2 = −12
Jawapan
c11 = −12
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = −0.8889
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 = 3·(−4) − 6·1 = −18
Gantikan lajur x
det Aₓ = 2·(−4) − 6·(−4) = 16
x = 16/(−18) = −0.8889
Jawapan
x = −0.8889
y = 0.7778
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = 75 J
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.
Sesaran
d = B − A = (2, 1, −1) − (5, 5, −1) = (−3, −4, 0) m
Kerja
W = F·d = 15·(−3) + (−30)·(−4) + 15·0 = 75 J
Jawapan
W = 75 J
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: Mz = 40 N·m
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 = 1·0.3 + 2·0.35 + 3·0.05 + 4·0.3 = 2.35
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 1·0.3 + 4·0.35 + 9·0.05 + 16·0.3 = 6.95
Varians
Var(X) = 6.95 − 2.35² = 1.428
Jawapan
Var(X) = 1.428
16.Kebarangkalian
Jawapan: E(G) = −0.4 €
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.
Hasil bersih
G: 6 (p = 0.15), 18 (p = 0.02), −2 (p = 0.83)
Nilai jangkaan
E(G) = 6·0.15 + 18·0.02 − 2·0.83 = −0.4 €
Jawapan
E(G) = −0.4 €
Nilai negatif bermaksud anda kehilangan wang secara purata.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 11.96
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 = −2
Jadual normal piawai
Φ(−2) = 0.02275
P = 0.02275
Jawapan
P = 0.02275
19.Taburan normal
Jawapan: z = −1.97
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 − 0.9756 = 0.0244
Baca jadual-z secara terbalik
Cari 0.0244 di dalam jadual dan baca z.
z = −1.97
Jawapan
z = −1.97
20.Taburan normal
Jawapan: x = 565.8 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.