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→∞ (1 + 0.5/x)2x. Berikan nilai perpuluhan.
f(x) = (1 + 0.5/x)2xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 ln(1 + 2x)/sin(4x), dengan x dalam radian.
f(x) = ln(1 + 2x)/sin(4x)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = (3x + 5)5. Cari f′(0).
f(x) = (3x + 5)5x = 0
f′(0) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 + 4.5x2 + 3. Cari koordinat-x x bagi maksimum setempat.
f(x) = x3 + 4.5x2 + 3
x =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫01 2x·(x² + 1)1 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)1[0, 1]
I =
6.KamiranSukar
Rantau antara garis y = 6x dan parabola y = 3x² diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu.
y = 6xy = 3x²
V =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = 2.5∠125° dalam bentuk Cartes a + jb dan beri bahagian khayalan b.
r = 2.5θ = 125°
b =
8.Nombor kompleksSukar
Persamaan z² − 3z + 6.25 = 0 mempunyai dua punca kompleks. Cari modulusnya |z|.
p = −3q = 6.25
|z| =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sebuah bahagian keluli tempaan pada 460 °C dibiarkan sejuk di dalam bengkel pada 23 °C. Selepas 16 min suhunya ialah 253 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama selepas permulaan, t, untuk mencapai 115 °C?
T0 = 460 °CTa = 23 °CT(16) = 253 °CT = 115 °C
t = min
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan y′ + y = 8e−3t dengan y(0) = 1. Cari y(1.5).
y′ + y = 8e−3ty(0) = 1
y(1.5) =
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [5 4 2; −4 −2 1; 2 4 −1]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [1 1; 3 −1]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (−30, −20, −15) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(1, −1, 0) ke titik B(−4, 2, −5). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (−30, −20, −15) NA(1, −1, 0) mB(−4, 2, −5) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Daya F = (20, 60, 0) N bertindak pada titik A(0, 1, −1). Koordinat dalam meter. Cari komponen-y My momen daya terhadap titik O(0, 0, −2).
F = (20, 60, 0) NA(0, 1, −1) mO(0, 0, −2) m
My = N·m
15.KebarangkalianSederhana
Satu dadu adil digolek 4 kali. Berapakah kebarangkalian P mendapat sekurang-kurangnya satu enam?
n = 4
P =
16.KebarangkalianSukar
Satu permainan berharga €3 untuk dimain. Anda menang €15 dengan kebarangkalian 0.1 dan €30 dengan kebarangkalian 0.01; jika tidak anda tidak menang apa-apa. Pertaruhan tidak dikembalikan. Cari jangkaan keuntungan bersih E(G) setiap permainan.
pertaruhan = €3€15: p = 0.1€30: p = 0.01
E(G) = €
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 29, 37, 37, 32, 32, 60, 14.
n = 7
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 100 dan sisihan piawai 5. Cari skor-z z bagi skor 95.
μ = 100σ = 5x = 95
z =
19.Taburan normalSederhana
ketinggian lelaki dewasa bertaburan normal dengan min 178 cm dan sisihan piawai 7 cm. Berapakah pecahan yang terletak antara 174.85 dan 192.35 cm? Berikan P sebagai perpuluhan.
μ = 178σ = 7x1 = 174.85x2 = 192.35
P =
20.Taburan normalSukar
skor IQ bertaburan normal dengan min 100 markah dan sisihan piawai 15 markah. Seret titik pemotong supaya 20% terbawah yang berlorek berada di sebelah kirinya. Cari titik pemotong x.
μ = 100 markahσ = 15 markah20%
x = markah
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 2.718
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).
Ambil logaritma
ln L = limx→∞ 2·x·ln(1 + 0.5/x)
Nilaikan
ln(1 + u)/u → 1 apabila u → 0, maka x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 2·0.5 = 1
Buat songsangan logaritma
L = e1 = 2.718
Jawapan
L = 2.718
2.Had
Jawapan: L = 0.5
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).
Petua L'Hôpital
L = limx→0 [2/(1 + 2x)]/[4·cos 4x]
Gantikan x = 0
L = 2/4 = 0.5
Jawapan
L = 0.5
3.Terbitan
Jawapan: f′(0) = 9375
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
f′(x) = 5·(3x + 5)4·3
Gantikan
f′(0) = 5·54·3 = 9375
Jawapan
f′(0) = 9375
4.Terbitan
Jawapan: x = −3
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 + 9x = 3·(x2 + 3x)
Selesaikan f′(x) = 0
x = −3 atau x = 0
Yang mana satu
f″(x) = 6x + 9: negatif pada maksimum, positif pada minimum.
f″(−3) = −9, f″(0) = 9
x = −3
Jawapan
x = −3
5.Kamiran
Jawapan: I = 1.5
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.
Penggantian
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u1 du
Kamirkan dan nilaikan
I = [u2/2]12 = (4 − 1)/2 = 1.5
Jawapan
I = 1.5
6.Kamiran
Jawapan: V = 120.6
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.
Titik persilangan
6x = 3x² → x = 0, x = 2
Kaedah sesendal
V = π∫₀2 ((6x)² − (3x²)²) dx
Kamirkan
V = π(36·2³/3 − 9·2⁵/5) = π·38.4 = 120.6
Jawapan
V = 120.6
7.Nombor kompleks
Jawapan: b = 2.048
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 = 2.5·cos(125°) = −1.434
b = 2.5·sin(125°) = 2.048
Bentuk Cartes
z = −1.434 + j2.048
b = 2.048
Jawapan
b = 2.048
8.Nombor kompleks
Jawapan: |z| = 2.5
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 = 9 − 25 = −16 < 0
Rumus kuadratik
z = (3 ± j√16)/2 = 1.5 + j2, 1.5 − j2
Jawapan
|z| = √(1.5² + 2²) = √6.25 = 2.5
Jawapan
|z| = 2.5
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 38.84 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(437/230)/16 = 0.04012 min⁻¹
Masa untuk mencapai sasaran
t = ln(437/92)/0.04012 = 38.84 min
Jawapan
t = 38.84 min
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1.5) = 1.071
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 = et
(ety)′ = 8e−2t
Penyelesaian am
y = 8/(−2)·e−3t + C·e−t = −4·e−3t + C·e−t
Syarat awal
1 = −4 + C → C = 5
Nilaikan
y(1.5) = −4·0.01111 + 5·0.2231 = 1.071
Jawapan
y(1.5) = 1.071
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = −42
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 = −2, M₁₂ = 2, M₁₃ = −12
Pengembangan kofaktor
det A = 5·(−2) − 4·2 + 2·(−12) = −42
Jawapan
det A = −42
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 − (0)λ + (−4) = 0
Selesaikan
λ = (0 ± √(16))/2 → λ = −2, 2
λ = 2
Jawapan
λ = 2
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = 165 J
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.
Sesaran
d = B − A = (−4, 2, −5) − (1, −1, 0) = (−5, 3, −5) m
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.
Vektor kedudukan dari O ke A
r = A − O = (0, 1, −1) − (0, 0, −2) = (0, 1, 1) m
Momen M = r × F
(r × F)x = ryFz − rzFy = 1·0 − 1·60 = −60 N·m
(r × F)y = rzFx − rxFz = 1·20 − 0·0 = 20 N·m
(r × F)z = rxFy − ryFx = 0·60 − 1·20 = −20 N·m
Komponen yang diminta
My = 20 N·m
Jawapan
My = 20 N·m
15.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.5177
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.
Pelengkap
P(tiada enam) = (5/6)4 = 0.4823
P = 1 − 0.4823 = 0.5177
Jawapan
P = 0.5177
16.Kebarangkalian
Jawapan: E(G) = −1.2 €
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.
Hasil bersih
G: 12 (p = 0.1), 27 (p = 0.01), −3 (p = 0.89)
Nilai jangkaan
E(G) = 12·0.1 + 27·0.01 − 3·0.89 = −1.2 €
Jawapan
E(G) = −1.2 €
Nilai negatif bermaksud anda kehilangan wang secara purata.
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 13.7
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 = (95 − 100)/5 = −1
Jawapan
z = −1
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.6535
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 = (174.85 − 178)/7 = −0.45
z₂ = (192.35 − 178)/7 = 2.05
Luas antara
P = Φ(2.05) − Φ(−0.45) = 0.9798 − 0.3264 = 0.6535
Jawapan
P = 0.6535
20.Taburan normal
Jawapan: x = 87.4 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.