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 + 6x) − x).
f(x) = √(x2 + 6x) − 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) = x2·e−0.5x. Cari f′(0.5).
f(x) = x2·e−0.5xx = 0.5
f′(0.5) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 + 1.5x2 − 6x − 2. Cari koordinat-x x bagi maksimum setempat.
f(x) = x3 + 1.5x2 − 6x − 2
x =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫01 e0.5x dx.
f(x) = e0.5x[0, 1]
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan yang dikelilingi oleh y = 2x2 dan y = 3x.
y = 2x2y = 3x
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Cari argumen θ bagi z = −7 + j2 dalam darjah, sebagai nilai utama antara −180° dengan 180°.
z = −7 + j2
θ = °
8.Nombor kompleksSukar
Cari bahagian nyata (−3 − j2)⁵.
z = −3 − j2n = 5
Re(z⁵) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Secawan kopi pada 87 °C ditinggalkan di dalam bilik pada 18 °C. Selepas 8 min suhunya ialah 44 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Cari pemalar k dalam min⁻¹.
T0 = 87 °CTa = 18 °CT(8) = 44 °C
k = min⁻¹
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan masalah nilai awal y′ + 3y/x = 5x2 bagi x > 0, dengan y(1) = 5. Cari y(3).
y′ + 3y/x = 5x2y(1) = 5
y(3) =
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [2 −3 3; 0 1 4; −2 −2 5]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [2 −4; −1 5]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (−10, −20, 20) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(2, −3, −4) ke titik B(−3, 0, 0). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (−10, −20, 20) NA(2, −3, −4) mB(−3, 0, 0) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Vektor unit n̂ berserenjang dengan kedua-dua a = (3, 1, −4) dan b = (−2, 2, −1) dan mempunyai komponen-z positif. Cari komponen-ynya n̂y.
a = (3, 1, −4)b = (−2, 2, −1)n̂z > 0
n̂y =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari sisihan piawai σ bagi X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.15, 0.25, 0.3, 0.3
σ =
16.KebarangkalianSukar
X mempunyai taburan yang ditunjukkan, dan Y = 10X − 3. Cari sisihan piawai σY bagi Y.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.1, 0.3, 0.3, 0.3Y = 10X − 3
σY =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 31, 28, 47, 46, 38, 11, 47.
n = 7
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 170 dan sisihan piawai 12. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di atas 164?
μ = 170σ = 12x = 164
P =
19.Taburan normalSederhana
Seret z supaya luas berlorek antara −z dan z di bawah lengkung normal piawai ialah 0.7373. Cari z hingga dua tempat perpuluhan.
A = 0.7373
z =
20.Taburan normalSukar
berat beg bertaburan normal dengan min 250 g dan sisihan piawai 5 g. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 97.5% daripadanya (persentil ke-97.5).
μ = 250σ = 5P = 97.5%
x = g
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 3
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) = 6x/(√(x2 + 6x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 6/(√(1 + 6/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = 6/(1 + 1) = 3
Jawapan
L = 3
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′(0.5) = 0.6815
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′ = e−0.5x·(2x + (−0.5)·x2)
Gantikan
f′(0.5) = 0.7788·(1 + (−0.125)) = 0.6815
Jawapan
f′(0.5) = 0.6815
4.Terbitan
Jawapan: x = −2
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 + 3x − 6 = 3·(x2 + x − 2)
Selesaikan f′(x) = 0
x = −2 atau x = 1
Yang mana satu
f″(x) = 6x + 3: negatif pada maksimum, positif pada minimum.
f″(−2) = −9, f″(1) = 9
x = −2
Jawapan
x = −2
5.Kamiran
Jawapan: I = 1.297
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) = e0.5x/0.5
Nilaikan pada had
I = (e0.5 − 1)/0.5 = (1.649 − 1)/0.5 = 1.297
Jawapan
I = 1.297
6.Kamiran
Jawapan: A = 1.125
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
2x2 = 3x → x = 0, x = 1.5
Kamirkan atas tolak bawah
A = [1.5x2 − 0.6667x3]01.5 = 1.125
Jawapan
A = 1.125
7.Nombor kompleks
Jawapan: θ = 164.1 °
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.
Kuadran
a = −7, b = 2 → II
Sudut rujukan
α = atan(2/7) = 15.95°
Argumen
θ = 180° − α = 164.1°
Jawapan
θ = 164.1°
Dalam bentuk kutub z = 7.28∠164.1°.
8.Nombor kompleks
Jawapan: Re(z⁵) = 597
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 − j2)(−3 − j2) = 5 + j12
z³ = (5 + j12)(−3 − j2) = 9 − j46
z⁴ = (9 − j46)(−3 − j2) = −119 + j120
z⁵ = (−119 + j120)(−3 − j2) = 597 − j122
Semak dengan De Moivre
z = 3.606∠−146.3° → z⁵ = 609.3∠−11.55°
Re(z⁵) = 597
Jawapan
Re(z⁵) = 597
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: k = 0.122 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−8k = 26/69
Selesaikan untuk k
k = ln(69/26)/8 = 0.122 min⁻¹
Jawapan
k = 0.122 min⁻¹
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(3) = 22.65
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.
Faktor pengamiran
μ = e∫3/x dx = x3
Kamirkan
(x3y)′ = 5x5 → x3y = 5x6/6 + C
Syarat awal
5 = 5/6 + C → C = 4.167
Nilaikan
y(3) = (5·36/6 + 4.167)/33 = 22.65
Jawapan
y(3) = 22.65
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 = 13, M₁₂ = 8, M₁₃ = 2
Pengembangan kofaktor
det A = 2·13 − (−3)·8 + 3·2 = 56
Jawapan
det A = 56
12.Matriks & penentu
Jawapan: λ = 6
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 − (7)λ + (6) = 0
Selesaikan
λ = (7 ± √(25))/2 → λ = 1, 6
λ = 6
Jawapan
λ = 6
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = 70 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 = (−3, 0, 0) − (2, −3, −4) = (−5, 3, 4) m
Kerja
W = F·d = (−10)·(−5) + (−20)·3 + 20·4 = 70 J
Jawapan
W = 70 J
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: n̂y = 0.7191
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 = 1·(−1) − (−4)·2 = 7
(a × b)y = azbx − axbz = (−4)·(−2) − 3·(−1) = 11
(a × b)z = axby − aybx = 3·2 − 1·(−2) = 8
Normalkan
Komponen-z bagi a × b sudah positif.
|a × b| = √(7² + 11² + 8²) = 15.3
n̂ = (7, 11, 8)/15.3 = (0.4576, 0.7191, 0.523)
n̂y = 0.7191
Jawapan
n̂y = 0.7191
15.Kebarangkalian
Jawapan: σ = 1.043
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 + 2·0.25 + 3·0.3 + 4·0.3 = 2.75
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 1·0.15 + 4·0.25 + 9·0.3 + 16·0.3 = 8.65
Varians
Var(X) = 8.65 − 2.75² = 1.087
σ = √1.087 = 1.043
Jawapan
σ = 1.043
16.Kebarangkalian
Jawapan: σY = 9.798
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 = 1.8, Var(X) = 0.96, σX = 0.9798
Perubahan linear
σY = |10|·0.9798 = 9.798
Jawapan
σY = 9.798
Min memang berubah: E(Y) = 10·1.8 − 3 = 15.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 13.28
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 = −0.5
Jadual normal piawai
Φ(−0.5) = 0.3085
P = 1 − 0.3085 = 0.6915
Jawapan
P = 0.6915
19.Taburan normal
Jawapan: z = 1.12
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 + 0.7373)/2 = 0.8686
Baca jadual-z secara terbalik
Cari 0.8686 di dalam jadual dan baca z.
z = 1.12
Jawapan
z = 1.12
20.Taburan normal
Jawapan: x = 259.8 g
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.