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 (1 − cos 4x)/(3x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 4x)/(3x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = ln(x2 + 1). Cari f′(−2).
f(x) = ln(x2 + 1)x = −2
f′(−2) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 0.5x2 + 5x + 5 pada x = −1 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 0.5x2 + 5x + 5x = −1
b =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫₀π/2 x·sin x dx (x dalam radian).
∫₀π/2 x·sin x dx
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan yang dikelilingi oleh y = x2 dan y = 2x.
y = x2y = 2x
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Nombor z = 2·ej1.5 mempunyai sudutnya dalam radian. Cari bahagian nyatanya a.
r = 2θ = 1.5 rad
a =
8.Nombor kompleksSukar
Satu punca bagi z³ + 6z² + 28z + 40 = 0 ialah z₁ = −2 + j4. Pekalinya nyata. Cari punca nyata r.
z₁ = −2 + j4
r =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sekaleng minuman bergas pada 5 °C dikeluarkan daripada peti sejuk ke dalam bilik pada 28 °C. Selepas 27 min suhunya ialah 26 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Cari pemalar k dalam min⁻¹.
T0 = 5 °CTa = 28 °CT(27) = 26 °C
k = min⁻¹
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 20 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Selepas berapa minit t tangki mengandungi 7 kg garam?
V = 100 Lm0 = 5 kgc = 0.1 kg/Lr = 20 L/min
t = min
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [2 1 4; −1 −1 1; −4 2 2]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [0 −2; 4 −6]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari hasil darab titik a·b bagi a = (−1, −3, −6) dan b = (6, −5, −6).
a = (−1, −3, −6)b = (6, −5, −6)
a·b =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Bagi a = (−4, 3, 4) dan b = (5, −2, 0), cari komponen-z (a × b)z hasil darab silang a × b.
a = (−4, 3, 4)b = (5, −2, 0)
(a × b)z =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari sisihan piawai σ bagi X.
x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.25, 0.35, 0.35, 0.05
σ =
16.KebarangkalianSukar
X mempunyai taburan yang ditunjukkan, dan Y = −2X − 3. Cari sisihan piawai σY bagi Y.
Cari sisihan piawai sampel s data: 30, 37, 33, 57, 52.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 500 dan sisihan piawai 60. Cari skor-z z bagi skor 440.
μ = 500σ = 60x = 440
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. Seret titik pemotong supaya 25% teratas yang berlorek berada di sebelah kanannya. Cari titik pemotong x.
μ = 65 markahσ = 10 markah25%
x = markah
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 = 2.667
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
4·sin 4x/(6x) → 0/0
Penggunaan kedua
16·cos 4x/6
Gantikan x = 0
L = 16/6 = 2.667
Jawapan
L = 2.667
3.Terbitan
Jawapan: f′(−2) = −0.8
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 rantai untuk logaritma
f′(x) = 2x/(x2 + 1)
Gantikan
f′(−2) = −4/5 = −0.8
Jawapan
f′(−2) = −0.8
4.Terbitan
Jawapan: b = 4.5
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(−1) = 0.5
f′(x) = x + 5 → f′(−1) = 4
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 0.5 − 4·(−1) = 4.5
Jawapan
b = 4.5
5.Kamiran
Jawapan: I = 1
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
(−π/2·cos π/2 + sin π/2) − (0 + 0) = 1
Jawapan
I = 1
6.Kamiran
Jawapan: A = 1.333
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
x2 = 2x → x = 0, x = 2
Kamirkan atas tolak bawah
A = [x2 − 0.3333x3]02 = 1.333
Jawapan
A = 1.333
7.Nombor kompleks
Jawapan: a = 0.1415
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.
Rumus Euler
z = 2·(cos 1.5 + j sin 1.5)
Komponen (radian)
a = 2·cos 1.5 = 0.1415
b = 2·sin 1.5 = 1.995
a = 0.1415
Jawapan
a = 0.1415
8.Nombor kompleks
Jawapan: r = −2
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 = −4 + (−2) = −6 = −(6).
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: k = 0.09046 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−27k = -2/-23
Selesaikan untuk k
k = ln(-23/-2)/27 = 0.09046 min⁻¹
Jawapan
k = 0.09046 min⁻¹
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 2.554 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.
Keputusan
m(t) = 10 + (−5)·e−t/5
Selesaikan untuk t
e−t/5 = (10 − 7)/(10 − 5) = 0.6
t = 5·ln(1.667) = 2.554 min
Jawapan
t = 2.554 min
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = −34
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 = −4, M₁₂ = 2, M₁₃ = −6
Pengembangan kofaktor
det A = 2·(−4) − 1·2 + 4·(−6) = −34
Jawapan
det A = −34
12.Matriks & penentu
Jawapan: λ = −2
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 − (−6)λ + (8) = 0
Selesaikan
λ = (−6 ± √(4))/2 → λ = −4, −2
λ = −2
Jawapan
λ = −2
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: a·b = 45
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 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, komponen demi komponen
(a × b)x = aybz − azby = 3·0 − 4·(−2) = 8
(a × b)y = azbx − axbz = 4·5 − (−4)·0 = 20
(a × b)z = axby − aybx = (−4)·(−2) − 3·5 = −7
Komponen yang diminta
(a × b)z = −7
Jawapan
(a × b)z = −7
Semak: a × b berserenjang dengan kedua-dua vektor, maka hasil darab titiknya dengan a dan dengan b ialah sifar.
15.Kebarangkalian
Jawapan: σ = 1.744
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 = 0·0.25 + 2·0.35 + 4·0.35 + 6·0.05 = 2.4
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 0·0.25 + 4·0.35 + 16·0.35 + 36·0.05 = 8.8
Varians
Var(X) = 8.8 − 2.4² = 3.04
σ = √3.04 = 1.744
Jawapan
σ = 1.744
16.Kebarangkalian
Jawapan: σY = 3.768
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 = 3.5, Var(X) = 3.55, σX = 1.884
Perubahan linear
σY = |−2|·1.884 = 3.768
Jawapan
σY = 3.768
Min memang berubah: E(Y) = −2·3.5 − 3 = −10.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 11.99
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 = (440 − 500)/60 = −1
Jawapan
z = −1
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 = 71.7 markah
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.