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 + 9x) − x).
f(x) = √(x2 + 9x) − xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 ln(1 + 4x)/sin(x), dengan x dalam radian.
f(x) = ln(1 + 4x)/sin(x)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = (3x − 1)3. Cari f′(−1).
f(x) = (3x − 1)3x = −1
f′(−1) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = −x2 + 5x − 5 pada x = 2 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = −x2 + 5x − 5x = 2
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫₀2 x·sin x dx (x dalam radian).
∫₀2 x·sin x dx
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan yang dikelilingi oleh y = 0.5x2 dan y = 2x.
y = 0.5x2y = 2x
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = 4∠160° dalam bentuk Cartes a + jb dan beri bahagian khayalan b.
r = 4θ = 160°
b =
8.Nombor kompleksSukar
Punca bagi zⁿ = w dengan n = 4 dan w = 81∠120° ialah zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, 2, 3. Cari bahagian nyata z₂.
w = 81∠120°n = 4k = 2
Re(z₂) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Selesaikan y″ + 6y′ + 5y = 0 dengan y(0) = 5 dan y′(0) = -2. Cari y(2).
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(2) =
10.Persamaan pembezaanSukar
Satu sistem mematuhi y″ + 2y′ + 26y = 260 untuk t ≥ 0, bermula dari pegun: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari y(0.25); sudut dalam radian.
y″ + 2y′ + 26y = 260y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.25) =
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [−2 −2 5; −2 −1 −5; 3 4 −5]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem −x + 6y = −10 dan 6x − y = 0. Cari x.
−x + 6y = −106x − y = 0
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (−20, −20, 10) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(−1, −3, 4) ke titik B(0, 3, 0). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (−20, −20, 10) NA(−1, −3, 4) mB(0, 3, 0) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Cari isi padu V parallelepiped yang sisinya dari satu bucu ialah a = (1, 0, −3), b = (1, −2, 3) dan c = (4, 1, −2).
a = (1, 0, −3)b = (1, −2, 3)c = (4, 1, −2)
V =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari sisihan piawai σ bagi X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.15, 0.35, 0.35, 0.15
σ =
16.KebarangkalianSukar
X mempunyai taburan yang ditunjukkan, dan Y = 0.5X + 10. Cari sisihan piawai σY bagi Y.
Cari sisihan piawai sampel s data: 16, 10, 49, 13, 40, 44.
n = 6
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 60 dan sisihan piawai 15. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di atas 75?
μ = 60σ = 15x = 75
P =
19.Taburan normalSederhana
X normal dengan min 250 g dan sisihan piawai 4 g; Y tak bersandar dan normal dengan min 500 g dan sisihan piawai 9 g. Cari kebarangkalian P bahawa X + Y melebihi 735.2 g. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 735.2 g
P =
20.Taburan normalSukar
Ketinggian X lelaki dan Y wanita dalam satu kumpulan adalah tak bersandar dan normal: X mempunyai min 180 cm dan sisihan piawai 10 cm, Y mempunyai min 170 cm dan sisihan piawai 12 cm. Cari kebarangkalian P bahawa X lebih besar daripada Y. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
3Larutan
1.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).
Darabkan dengan konjugat
f(x) = 9x/(√(x2 + 9x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 9/(√(1 + 9/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = 9/(1 + 1) = 4.5
Jawapan
L = 4.5
2.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).
Petua L'Hôpital
L = limx→0 [4/(1 + 4x)]/[cos x]
Gantikan x = 0
L = 4/1 = 4
Jawapan
L = 4
3.Terbitan
Jawapan: f′(−1) = 144
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) = 3·(3x − 1)2·3
Gantikan
f′(−1) = 3·(−4)2·3 = 144
Jawapan
f′(−1) = 144
4.Terbitan
Jawapan: b = −1
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(2) = 1
f′(x) = −2x + 5 → f′(2) = 1
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 1 − 1·2 = −1
Jawapan
b = −1
5.Kamiran
Jawapan: I = 1.742
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 = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x
Antiterbitan
∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x
Had
(−2·cos 2 + sin 2) − (0 + 0) = 1.742
Jawapan
I = 1.742
6.Kamiran
Jawapan: A = 5.333
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.
Titik persilangan
0.5x2 = 2x → x = 0, x = 4
Kamirkan atas tolak bawah
A = [x2 − 0.1667x3]04 = 5.333
Jawapan
A = 5.333
7.Nombor kompleks
Jawapan: b = 1.368
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.
Komponen
a = 4·cos(160°) = −3.759
b = 4·sin(160°) = 1.368
Bentuk Cartes
z = −3.759 + j1.368
b = 1.368
Jawapan
b = 1.368
8.Nombor kompleks
Jawapan: Re(z₂) = −2.598
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
811/4 = 3
Argumen punca
θ₂ = (120° + 360°·2)/4 = 210° → −150°
Bentuk Cartes
z₂ = 3·(cos −150° + j sin −150°) = −2.598 − j1.5
Re(z₂) = −2.598
Jawapan
Re(z₂) = −2.598
4 punca terletak pada bulatan berjejari 3, berjarak 90°.
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(2) = 0.7781
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 ciri
(r + 1)(r + 5) = 0 → r = −1, −5
Pemalar daripada nilai awal
A + B = 5, −1A − 5B = -2
A = 5.75, B = −0.75
Nilaikan
y(2) = 5.75·e−2 + (−0.75)·e−10 = 0.7781
Jawapan
y(2) = 0.7781
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(0.25) = 6.066
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.
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 = 25, M₁₂ = 25, M₁₃ = −5
Pengembangan kofaktor
det A = (−2)·25 − (−2)·25 + 5·(−5) = −25
Jawapan
det A = −25
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)·(−1) − 6·6 = −35
Gantikan lajur x
det Aₓ = (−10)·(−1) − 6·0 = 10
x = 10/(−35) = −0.2857
Jawapan
x = −0.2857
y = −1.714
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = −180 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 = (0, 3, 0) − (−1, −3, 4) = (1, 6, −4) m
Kerja
W = F·d = (−20)·1 + (−20)·6 + 10·(−4) = −180 J
Jawapan
W = −180 J
Kerja negatif: daya bertindak kebanyakannya melawan gerakan.
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: V = 26
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.
Hasil darab silang b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = (−2)·(−2) − 3·1 = 1
(b × c)y = bzcx − bxcz = 3·4 − 1·(−2) = 14
(b × c)z = bxcy − bycx = 1·1 − (−2)·4 = 9
Hasil darab titik dengan a
a·(b × c) = 1·1 + 0·14 + (−3)·9 = −26
V = |−26| = 26
Jawapan
V = 26
15.Kebarangkalian
Jawapan: σ = 0.922
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 = 1·0.15 + 2·0.35 + 3·0.35 + 4·0.15 = 2.5
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 1·0.15 + 4·0.35 + 9·0.35 + 16·0.15 = 7.1
Varians
Var(X) = 7.1 − 2.5² = 0.85
σ = √0.85 = 0.922
Jawapan
σ = 0.922
16.Kebarangkalian
Jawapan: σY = 0.5809
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 = 2.5, Var(X) = 1.35, σX = 1.162
Perubahan linear
σY = |0.5|·1.162 = 0.5809
Jawapan
σY = 0.5809
Min memang berubah: E(Y) = 0.5·2.5 + 10 = 11.25.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 17.5
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 = 0.9332
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 = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9.849 g
Piawaikan
z = (735.2 − 750)/9.849 = −1.5
Ekor atas
P = 1 − Φ(−1.5) = 1 − 0.06681 = 0.9332
Jawapan
P = 0.9332
20.Taburan normal
Jawapan: P = 0.7389
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).