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 + 7x) − x).
f(x) = √(x2 + 7x) − xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (e−0.5x − 1 + 0.5x)/x².
f(x) = (e−0.5x − 1 + 0.5x)/x²x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·e2x. Cari f′(2).
f(x) = x·e2xx = 2
f′(2) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 + 1.5x2 − 6x + 5. Cari koordinat-x x bagi maksimum setempat.
f(x) = x3 + 1.5x2 − 6x + 5
x =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫01 ex dx.
f(x) = ex[0, 1]
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan antara parabola y = 4 − x² dan paksi-x.
y = 4 − x²
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Rajah menunjukkan z = 1 − j. Dengan w = 2∠−90°, klik titik yang mewakili z·w.
z = 1 − jw = 2∠−90°
1A (−1 − j)
2B (2 + j2)
3C (−2 − j2)
4D (2 − j2)
8.Nombor kompleksSukar
Gunakan teorem De Moivre untuk mencari bahagian nyata z³ bagi z = 2 + j2.
z = 2 + j2n = 3
Re(z³) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sebuah bahagian keluli tempaan pada 320 °C dibiarkan sejuk di dalam bengkel pada 26 °C. Selepas 18 min suhunya ialah 146 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama selepas permulaan, t, untuk mencapai 233 °C?
T0 = 320 °CTa = 26 °CT(18) = 146 °CT = 233 °C
t = min
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 400 L air yang di dalamnya terlarut 10 kg garam. Air garam dengan 0.2 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 20 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Berapakah jumlah garam m dalam tangki selepas 20 min?
V = 400 Lm0 = 10 kgc = 0.2 kg/Lr = 20 L/min
m = kg
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [4 4 −1; 3 −2 2; −2 −3 −2]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem 5x − 2y = −1 dan 4x + 3y = 2. Cari x.
5x − 2y = −14x + 3y = 2
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari unjuran skalar compb a bagi a = (6, 6, 1) pada b = (1, −1, 4), iaitu komponen a dalam arah b.
a = (6, 6, 1)b = (1, −1, 4)
compb a =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Cari isi padu V parallelepiped yang sisinya dari satu bucu ialah a = (−1, 5, −4), b = (−3, −2, 1) dan c = (−4, −2, 4).
a = (−1, 5, −4)b = (−3, −2, 1)c = (−4, −2, 4)
V =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari varians Var(X) bagi X.
x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.15, 0.25, 0.35, 0.25
Var(X) =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 11 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.3, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 5 jawapan betul?
n = 11p = 0.3k = 5
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 11, 14, 27, 56, 29.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 60 dan sisihan piawai 8. Cari skor-z z bagi skor 50.4.
μ = 60σ = 8x = 50.4
z =
19.Taburan normalSederhana
skor IQ bertaburan normal dengan min 100 markah dan sisihan piawai 15 markah. Berapakah pecahan yang terletak antara 88 dan 118.75 markah? Berikan P sebagai perpuluhan.
μ = 100σ = 15x1 = 88x2 = 118.75
P =
20.Taburan normalSukar
hayat bateri bertaburan normal dengan min 500 h dan sisihan piawai 40 h. Seret titik pemotong supaya 10% terbawah yang berlorek berada di sebelah kirinya. Cari titik pemotong x.
μ = 500 hσ = 40 h10%
x = h
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 3.5
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) = 7x/(√(x2 + 7x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 7/(√(1 + 7/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = 7/(1 + 1) = 3.5
Jawapan
L = 3.5
2.Had
Jawapan: L = 0.125
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
(−0.5·e−0.5x + 0.5)/(2x) → 0/0
Penggunaan kedua
0.25·e−0.5x/2
Gantikan x = 0
L = 0.25·1/2 = 0.125
Jawapan
L = 0.125
3.Terbitan
Jawapan: f′(2) = 273
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′ = e2x·(1 + 2·x)
Gantikan
f′(2) = 54.6·(1 + 4) = 273
Jawapan
f′(2) = 273
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 = 1.718
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) = ex/1
Nilaikan pada had
I = (e1 − 1)/1 = (2.718 − 1)/1 = 1.718
Jawapan
I = 1.718
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: C (−2 − j2)
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.
Kesan w
|z·w| = 2·|z|, arg(z·w) = arg z + (−90)°
Titik itu
z·w = −2 − j2 → C
Jawapan
C (−2 − j2)
8.Nombor kompleks
Jawapan: Re(z³) = −16
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
z³ = (2√2)³∠135° = 22.63∠135°
Bentuk Cartes
z³ = 22.63·(cos 135° + j sin 135°) = −16 + j16
Re(z³) = −16
Jawapan
Re(z³) = −16
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 7.048 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(294/120)/18 = 0.04978 min⁻¹
Masa untuk mencapai sasaran
t = ln(294/207)/0.04978 = 7.048 min
Jawapan
t = 7.048 min
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: m = 54.25 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 = 20·0.2 − (20/400)·m = 4 − 0.05·m
Selesaikan
Faktor pengamiran ialah ert/V; penyelesaiannya menghampiri keseimbangan c·V.
m(t) = 80 + (−70)·e−t/20
Gantikan t
m(20) = 80 + (−70)·0.3679 = 54.25 kg
Jawapan
m = 54.25 kg
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = 61
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 = 10, M₁₂ = −2, M₁₃ = −13
Pengembangan kofaktor
det A = 4·10 − 4·(−2) + (−1)·(−13) = 61
Jawapan
det A = 61
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = 0.04348
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 = 5·3 − (−2)·4 = 23
Gantikan lajur x
det Aₓ = (−1)·3 − (−2)·2 = 1
x = 1/23 = 0.04348
Jawapan
x = 0.04348
y = 0.6087
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: compb a = 0.9428
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.
Hasil darab titik
a·b = 6·1 + 6·(−1) + 1·4 = 4
Panjang b
|b| = √(1² + (−1)² + 4²) = 4.243
Unjuran skalar
compb a = a·b/|b| = 4/4.243 = 0.9428
Jawapan
compb a = 0.9428
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: V = 54
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.
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 = (50.4 − 60)/8 = −1.2
Jawapan
z = −1.2
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.6825
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.
Skor-z
z₁ = (88 − 100)/15 = −0.8
z₂ = (118.75 − 100)/15 = 1.25
Luas antara
P = Φ(1.25) − Φ(−0.8) = 0.8944 − 0.2119 = 0.6825
Jawapan
P = 0.6825
20.Taburan normal
Jawapan: x = 449 h
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.