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 − 7x) − 3x).
f(x) = √(9x2 − 7x) − 3xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (1 − cos 2x)/(x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 2x)/(x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = ln(3x2 + 2). Cari f′(−2).
f(x) = ln(3x2 + 2)x = −2
f′(−2) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 0.5x2 − 5x − 3 pada x = 3 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 0.5x2 − 5x − 3x = 3
b =
5.KamiranSederhana
Rantau di bawah y = 0.5x dari x = 0 ke x = 2 diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu (kon).
y = 0.5x0 ≤ x ≤ 2
V =
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∠50° dalam bentuk Cartes a + jb dan beri bahagian khayalan b.
r = 4θ = 50°
b =
8.Nombor kompleksSukar
Satu punca bagi z³ + 5z² + 7z − 13 = 0 ialah z₁ = −3 + j2. Pekalinya nyata. Cari punca nyata r.
z₁ = −3 + j2
r =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sebuah bahagian keluli tempaan pada 440 °C dibiarkan sejuk di dalam bengkel pada 22 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Dengan k = 0.05 min⁻¹, cari suhunya T selepas 55 min.
T0 = 440 °CTa = 22 °Ck = 0.05 min⁻¹t = 55 min
T = °C
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan y″ + 4y′ + 13y = 0 dengan y(0) = 2 dan y′(0) = 0 (dilepaskan dari pegun). Cari y(0.25); sudut dalam radian.
y″ + 4y′ + 13y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(0.25) =
11.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c12 (baris 1, lajur 2).
A = [−3 −5; −4 3]B = [5 5; 5 −1]
c12 =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [6 −4; 4 −4]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari nilai k supaya vektor a = (−6, 5, −1) dan b = (0, 4, k) berserenjang.
a = (−6, 5, −1)b = (0, 4, k)
k =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Daya F = (−50, −10, −40) N bertindak pada titik A(−2, −1, 1). Koordinat dalam meter. Cari magnitud |M| momen daya terhadap asalan O(0, 0, 0).
F = (−50, −10, −40) NA(−2, −1, 1) mO(0, 0, 0) m
|M| = N·m
15.KebarangkalianSederhana
Dalam berapa cara N satu jawatankuasa 2 orang boleh dipilih daripada kumpulan 12? Susunan tidak penting.
n = 12k = 2
N =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 5 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.25, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 4 jawapan betul?
n = 5p = 0.25k = 4
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 54, 32, 14, 54, 20, 43.
n = 6
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 170 dan sisihan piawai 20. Cari skor-z z bagi skor 210.
μ = 170σ = 20x = 210
z =
19.Taburan normalSederhana
X normal dengan min 12 min dan sisihan piawai 1.5 min; Y tak bersandar dan normal dengan min 20 min dan sisihan piawai 2 min. Cari kebarangkalian P bahawa X + Y melebihi 33.3 min. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 33.3 min
P =
20.Taburan normalSukar
skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 65 markah dan sisihan piawai 10 markah. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 90% daripadanya (persentil ke-90).
μ = 65σ = 10P = 90%
x = markah
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = −1.167
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/(√(9x2 − 7x) + 3x)
Bahagikan dengan x
f(x) = −7/(√(9 + (−7)/x) + 3)
Biarkan x → ∞
L = −7/(3 + 3) = −1.167
Jawapan
L = −1.167
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
2·sin 2x/(2x) → 0/0
Penggunaan kedua
4·cos 2x/2
Gantikan x = 0
L = 4/2 = 2
Jawapan
L = 2
3.Terbitan
Jawapan: f′(−2) = −0.8571
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 untuk logaritma
f′(x) = 6x/(3x2 + 2)
Gantikan
f′(−2) = −12/14 = −0.8571
Jawapan
f′(−2) = −0.8571
4.Terbitan
Jawapan: b = −7.5
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) = −13.5
f′(x) = x − 5 → f′(3) = −2
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −13.5 − (−2)·3 = −7.5
Jawapan
b = −7.5
5.Kamiran
Jawapan: V = 2.094
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.
Kaedah cakera
V = π∫₀2 0.25x² dx
Kamirkan
V = π·0.25·2³/3 = 2.094
Jawapan
V = 2.094
Semakan: kon berjejari 1 dan tinggi 2 mempunyai (1/3)πr²h = 2.094.
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 = 3.064
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(50°) = 2.571
b = 4·sin(50°) = 3.064
Bentuk Cartes
z = 2.571 + j3.064
b = 3.064
Jawapan
b = 3.064
8.Nombor kompleks
Jawapan: r = 1
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.
Semak dengan hasil tambah punca: z₁ + z₂ + r = −6 + 1 = −5 = −(5).
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: T = 48.72 °C
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.
Penyelesaian hukum penyejukan
T(t) = 22 + 418·e−0.05t
Gantikan t
T(55) = 22 + 418·0.06393 = 48.72 °C
Jawapan
T = 48.72 °C
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(0.25) = 1.439
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.
Baris darab lajur
c12 = (−3)·5 + (−5)·(−1) = −10
Jawapan
c12 = −10
12.Matriks & penentu
Jawapan: λ = 4
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 − (2)λ + (−8) = 0
Selesaikan
λ = (2 ± √(36))/2 → λ = −2, 4
λ = 4
Jawapan
λ = 4
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: k = 20
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.
Hasil darab titik sama dengan sifar
a·b = (−6)·0 + 5·4 + (−1)·k = 0
20 + (−1)·k = 0
Selesaikan untuk k
k = −20/(−1) = 20
Jawapan
k = 20
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: |M| = 142.5 N·m
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.
Vektor kedudukan dari O ke A
r = A − O = (−2, −1, 1) − (0, 0, 0) = (−2, −1, 1) m
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.
Gabungan
C(12, 2) = (12·11)/(2·1) = 66
Jawapan
N = 66
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.01465
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 = (210 − 170)/20 = 2
Jawapan
z = 2
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.3015
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 = 32 min, σ = √(1.5² + 2²) = 2.5 min
Piawaikan
z = (33.3 − 32)/2.5 = 0.52
Ekor atas
P = 1 − Φ(0.52) = 1 − 0.6985 = 0.3015
Jawapan
P = 0.3015
20.Taburan normal
Jawapan: x = 77.82 markah
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.