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→∞ (√(4x2 + 10x) − 2x).
f(x) = √(4x2 + 10x) − 2xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (1 − cos 3x)/(3x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 3x)/(3x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·sin(x), dengan x dalam radian. Cari f′(1.5).
f(x) = x·sin(x)x = 1.5 rad
f′(1.5) =
4.TerbitanSukar
Garis tangen kepada f(x) = 3x2 − 3x − 3 pada x = 2 memotong paksi-y pada y = b. Cari b.
f(x) = 3x2 − 3x − 3x = 2
b =
5.KamiranSederhana
Rantau di bawah y = √(2x) dari x = 0 ke x = 4 diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu (paraboloid).
y = √(2x)0 ≤ x ≤ 4
V =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan yang dikelilingi oleh y = 0.5x2 dan y = 4x.
y = 0.5x2y = 4x
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Cari argumen θ bagi z = −5 − j8 dalam darjah, sebagai nilai utama antara −180° dengan 180°.
z = −5 − j8
θ = °
8.Nombor kompleksSukar
Persamaan z² + 5z + 7.25 = 0 mempunyai dua punca kompleks. Cari modulusnya |z|.
p = 5q = 7.25
|z| =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sebuah bahagian keluli tempaan pada 320 °C dibiarkan sejuk di dalam bengkel pada 25 °C. Selepas 17 min suhunya ialah 274 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama selepas permulaan, t, untuk mencapai 162 °C?
T0 = 320 °CTa = 25 °CT(17) = 274 °CT = 162 °C
t = min
10.Persamaan pembezaanSukar
Sebuah tangki mengandungi 100 L air yang di dalamnya terlarut 10 kg garam. Air garam dengan 0.25 kg garam setiap liter mengalir masuk pada 4 L/min, dan larutan yang bercampur sekata mengalir keluar pada kadar yang sama. Berapakah jumlah garam m dalam tangki selepas 20 min?
V = 100 Lm0 = 10 kgc = 0.25 kg/Lr = 4 L/min
m = kg
11.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c21 (baris 2, lajur 1).
A = [−6 −6; −1 3]B = [−1 3; 0 −3]
c21 =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [1 4; −5 10]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari hasil darab titik a·b bagi a = (1, 6, −6) dan b = (6, 7, −2).
a = (1, 6, −6)b = (6, 7, −2)
a·b =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Bagi a = (1, 5, 5) dan b = (6, 2, 1), cari komponen-z (a × b)z hasil darab silang a × b.
a = (1, 5, 5)b = (6, 2, 1)
(a × b)z =
15.KebarangkalianSederhana
Dalam berapa cara N satu jawatankuasa 5 orang boleh dipilih daripada kumpulan 8? Susunan tidak penting.
n = 8k = 5
N =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 11 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.7, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 4 jawapan betul?
n = 11p = 0.7k = 4
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 39, 40, 55, 17, 21.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 50 dan sisihan piawai 10. Cari skor-z z bagi skor 70.
μ = 50σ = 10x = 70
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 34 min. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 34 min
P =
20.Taburan normalSukar
skor IQ bertaburan normal dengan min 100 markah dan sisihan piawai 15 markah. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 80% daripadanya (persentil ke-80).
μ = 100σ = 15P = 80%
x = markah
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 2.5
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) = 10x/(√(4x2 + 10x) + 2x)
Bahagikan dengan x
f(x) = 10/(√(4 + 10/x) + 2)
Biarkan x → ∞
L = 10/(2 + 2) = 2.5
Jawapan
L = 2.5
2.Had
Jawapan: L = 1.5
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·sin 3x/(6x) → 0/0
Penggunaan kedua
9·cos 3x/6
Gantikan x = 0
L = 9/6 = 1.5
Jawapan
L = 1.5
3.Terbitan
Jawapan: f′(1.5) = 1.104
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 dan rantai
f′(x) = sin(x) + x·cos(x)
Gantikan
f′(1.5) = 0.9975 + 1.5·0.07074 = 1.104
Jawapan
f′(1.5) = 1.104
4.Terbitan
Jawapan: b = −15
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) = 3
f′(x) = 6x − 3 → f′(2) = 9
Garis tangen pada x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 3 − 9·2 = −15
Jawapan
b = −15
5.Kamiran
Jawapan: V = 50.27
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∫₀4 2x dx
Kamirkan
V = π·2·4²/2 = 50.27
Jawapan
V = 50.27
6.Kamiran
Jawapan: A = 42.67
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.
Titik persilangan
0.5x2 = 4x → x = 0, x = 8
Kamirkan atas tolak bawah
A = [2x2 − 0.1667x3]08 = 42.67
Jawapan
A = 42.67
7.Nombor kompleks
Jawapan: θ = −122 °
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 = −5, b = −8 → III
Sudut rujukan
α = atan(8/5) = 57.99°
Argumen
θ = −(180° − α) = −122°
Jawapan
θ = −122°
Dalam bentuk kutub z = 9.434∠−122°.
8.Nombor kompleks
Jawapan: |z| = 2.693
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.
Pembezalayan
p² − 4q = 25 − 29 = −4 < 0
Rumus kuadratik
z = (−5 ± j√4)/2 = −2.5 + j, −2.5 − j
Jawapan
|z| = √((−2.5)² + 1²) = √7.25 = 2.693
Jawapan
|z| = 2.693
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 76.92 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(295/249)/17 = 0.009972 min⁻¹
Masa untuk mencapai sasaran
t = ln(295/137)/0.009972 = 76.92 min
Jawapan
t = 76.92 min
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: m = 18.26 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 = 4·0.25 − (4/100)·m = 1 − 0.04·m
Selesaikan
Faktor pengamiran ialah ert/V; penyelesaiannya menghampiri keseimbangan c·V.
m(t) = 25 + (−15)·e−t/25
Gantikan t
m(20) = 25 + (−15)·0.4493 = 18.26 kg
Jawapan
m = 18.26 kg
11.Matriks & penentu
Jawapan: c21 = 1
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
c21 = (−1)·(−1) + 3·0 = 1
Jawapan
c21 = 1
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 − (11)λ + (30) = 0
Selesaikan
λ = (11 ± √(1))/2 → λ = 5, 6
λ = 6
Jawapan
λ = 6
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: a·b = 60
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.
Darabkan komponen yang sepadan dan tambah
a·b = 1·6 + 6·7 + (−6)·(−2) = 6 + 42 + 12 = 60
Jawapan
a·b = 60
Positif: sudut antara vektor kurang daripada 90°.
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: (a × b)z = −28
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, komponen demi komponen
(a × b)x = aybz − azby = 5·1 − 5·2 = −5
(a × b)y = azbx − axbz = 5·6 − 1·1 = 29
(a × b)z = axby − aybx = 1·2 − 5·6 = −28
Komponen yang diminta
(a × b)z = −28
Jawapan
(a × b)z = −28
Semak: a × b berserenjang dengan kedua-dua vektor, maka hasil darab titiknya dengan a dan dengan b ialah sifar.
15.Kebarangkalian
Jawapan: N = 56
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(8, 5) = (8·7·6·5·4)/(5·4·3·2·1) = 56
Jawapan
N = 56
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.01733
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 = (70 − 50)/10 = 2
Jawapan
z = 2
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.2119
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 = (34 − 32)/2.5 = 0.8
Ekor atas
P = 1 − Φ(0.8) = 1 − 0.7881 = 0.2119
Jawapan
P = 0.2119
20.Taburan normal
Jawapan: x = 112.6 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.