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 − 10x) − x).
f(x) = √(x2 − 10x) − xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 (1 − cos 2x)/(2x²), dengan x dalam radian.
f(x) = (1 − cos 2x)/(2x²)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x·sin(3x), dengan x dalam radian. Cari f′(0.5).
f(x) = x·sin(3x)x = 0.5 rad
f′(0.5) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 − 12x2 + 36x − 1. Cari koordinat-x x bagi minimum setempat.
f(x) = x3 − 12x2 + 36x − 1
x =
5.KamiranSederhana
Rantau di bawah y = x dari x = 0 ke x = 3 diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu (kon).
y = x0 ≤ x ≤ 3
V =
6.KamiranSukar
Nilaikan I = ∫₀1.5 x²·eˣ dx.
∫₀1.5 x²eˣ dx
I =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = −5 − j5 dalam bentuk eksponen r·ejθ. Beri θ dalam radian, antara −π dengan π.
z = −5 − j5
θ = rad
8.Nombor kompleksSukar
Gunakan teorem De Moivre untuk mencari bahagian khayalan z³ bagi z = √3 + j.
z = √3 + jn = 3
Im(z³) =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Sekaleng minuman bergas pada 3 °C dikeluarkan daripada peti sejuk ke dalam bilik pada 27 °C. Selepas 13 min suhunya ialah 16 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Berapa lama selepas permulaan, t, untuk mencapai 21 °C?
T0 = 3 °CTa = 27 °CT(13) = 16 °CT = 21 °C
t = min
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan masalah nilai awal y′ + 2y/x = x bagi x > 0, dengan y(1) = −3. Cari y(3).
y′ + 2y/x = xy(1) = −3
y(3) =
11.Matriks & penentuSederhana
Cari penentu det A bagi matriks 3×3 A yang ditunjukkan.
A = [0 1 0; −2 −1 0; 0 4 4]
det A =
12.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [2 −2; −4 4]
λ =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Daya malar F = (−25, −10, −30) N bertindak pada sesuatu objek semasa ia bergerak dalam garis lurus dari titik A(−4, 2, 1) ke titik B(3, 1, 5). Koordinat dalam meter. Cari kerja W yang dilakukan oleh daya itu.
F = (−25, −10, −30) NA(−4, 2, 1) mB(3, 1, 5) m
W = J
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Cari luas A segi empat selari yang direntangi oleh a = (−4, 0, −5) dan b = (−2, 6, 0).
a = (−4, 0, −5)b = (−2, 6, 0)
A =
15.KebarangkalianSederhana
Sebuah beg mengandungi 6 bebola merah dan 6 biru. Anda mengambil dua bebola tanpa memulangkan yang pertama. Berapakah kebarangkalian P kedua-duanya merah?
6 / 6
P =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 10 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.7, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 1 jawapan betul?
n = 10p = 0.7k = 1
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 21, 58, 22, 19, 47.
n = 5
s =
18.Statistik perihalanSukar
Skor peperiksaan bertaburan normal dengan min 70 dan sisihan piawai 12. Cari skor-z z bagi skor 85.
μ = 70σ = 12x = 85
z =
19.Taburan normalSederhana
hayat bateri bertaburan normal dengan min 500 h dan sisihan piawai 40 h. Berapakah pecahan yang terletak antara 454 dan 582 h? Berikan P sebagai perpuluhan.
μ = 500σ = 40x1 = 454x2 = 582
P =
20.Taburan normalSukar
masa penghantaran bertaburan normal dengan min 32 min dan sisihan piawai 6 min. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 75% daripadanya (persentil ke-75).
μ = 32σ = 6P = 75%
x = min
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = −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/(√(x2 − 10x) + x)
Bahagikan dengan x
f(x) = −10/(√(1 + (−10)/x) + 1)
Biarkan x → ∞
L = −10/(1 + 1) = −5
Jawapan
L = −5
2.Had
Jawapan: L = 1
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/(4x) → 0/0
Penggunaan kedua
4·cos 2x/4
Gantikan x = 0
L = 4/4 = 1
Jawapan
L = 1
3.Terbitan
Jawapan: f′(0.5) = 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(3x) + 3x·cos(3x)
Gantikan
f′(0.5) = 0.9975 + 1.5·0.07074 = 1.104
Jawapan
f′(0.5) = 1.104
4.Terbitan
Jawapan: x = 6
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 − 24x + 36 = 3·(x2 − 8x + 12)
Selesaikan f′(x) = 0
x = 2 atau x = 6
Yang mana satu
f″(x) = 6x − 24: negatif pada maksimum, positif pada minimum.
f″(2) = −12, f″(6) = 12
x = 6
Jawapan
x = 6
5.Kamiran
Jawapan: V = 28.27
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∫₀3 1x² dx
Kamirkan
V = π·1·3³/3 = 28.27
Jawapan
V = 28.27
Semakan: kon berjejari 3 dan tinggi 3 mempunyai (1/3)πr²h = 28.27.
6.Kamiran
Jawapan: I = 3.602
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.
Pusingan pertama
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Pusingan kedua
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Had
4.482·(1.25) − 1·2 = 3.602
Jawapan
I = 3.602
7.Nombor kompleks
Jawapan: θ = −2.356 rad
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.
Modulus
r = √(25 + 25) = 7.071
Argumen dalam radian
θ = −135° = −135·π/180 = −2.356 rad
Bentuk eksponen
z = 7.071·e−j2.356
Jawapan
θ = −2.356 rad
8.Nombor kompleks
Jawapan: Im(z³) = 8
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 = √3 + j = 2∠30°
De Moivre
z³ = (2)³∠90° = 8∠90°
Bentuk Cartes
z³ = 8·(cos 90° + j sin 90°) = j8
Im(z³) = 8
Jawapan
Im(z³) = 8
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: t = 23.1 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(-24/-11)/13 = 0.06001 min⁻¹
Masa untuk mencapai sasaran
t = ln(-24/(−6))/0.06001 = 23.1 min
Jawapan
t = 23.1 min
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(3) = 1.889
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 = e∫2/x dx = x2
Kamirkan
(x2y)′ = x3 → x2y = 1x4/4 + C
Syarat awal
−3 = 1/4 + C → C = −3.25
Nilaikan
y(3) = (1·34/4 + (−3.25))/32 = 1.889
Jawapan
y(3) = 1.889
11.Matriks & penentu
Jawapan: det A = 8
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 = −8, M₁₃ = −8
Pengembangan kofaktor
det A = 0·(−4) − 1·(−8) + 0·(−8) = 8
Jawapan
det A = 8
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 − (6)λ + (0) = 0
Selesaikan
λ = (6 ± √(36))/2 → λ = 0, 6
λ = 6
Jawapan
λ = 6
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: W = −285 J
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.
Sesaran
d = B − A = (3, 1, 5) − (−4, 2, 1) = (7, −1, 4) m
Kerja
W = F·d = (−25)·7 + (−10)·(−1) + (−30)·4 = −285 J
Jawapan
W = −285 J
Kerja negatif: daya bertindak kebanyakannya melawan gerakan.
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: A = 39.7
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
(a × b)x = aybz − azby = 0·0 − (−5)·6 = 30
(a × b)y = azbx − axbz = (−5)·(−2) − (−4)·0 = 10
(a × b)z = axby − aybx = (−4)·6 − 0·(−2) = −24
Luas
A = |a × b| = √(30² + 10² + (−24)²) = 39.7
Jawapan
A = 39.7
15.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.2273
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.
Pengambilan pertama dan kedua
P = 6/12 · 5/11 = 30/132 = 0.2273
Jawapan
P = 0.2273
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.0001378
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 = (85 − 70)/12 = 1.25
Jawapan
z = 1.25
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.8547
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 = (454 − 500)/40 = −1.15
z₂ = (582 − 500)/40 = 2.05
Luas antara
P = Φ(2.05) − Φ(−1.15) = 0.9798 − 0.1251 = 0.8547
Jawapan
P = 0.8547
20.Taburan normal
Jawapan: x = 36.05 min
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.