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 + 2/x)3x. Berikan nilai perpuluhan.
f(x) = (1 + 2/x)3xx → ∞
L =
2.HadSukar
Cari had L = limx→0 ln(1 + 3x)/sin(x), dengan x dalam radian.
f(x) = ln(1 + 3x)/sin(x)x → 0
L =
3.TerbitanSederhana
Biar f(x) = x3·e2x. Cari f′(0.5).
f(x) = x3·e2xx = 0.5
f′(0.5) =
4.TerbitanSukar
Biar f(x) = x3 − 13.5x2 + 54x − 3. Cari koordinat-x x bagi minimum setempat.
f(x) = x3 − 13.5x2 + 54x − 3
x =
5.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫13 4/x dx.
f(x) = 4/x[1, 3]
I =
6.KamiranSukar
Cari luas A kawasan yang dikelilingi oleh y = x2 dan y = x.
y = x2y = x
A =
7.Nombor kompleksSederhana
Tulis z = 6∠140° dalam bentuk Cartes a + jb dan beri bahagian nyata a.
r = 6θ = 140°
a =
8.Nombor kompleksSukar
Selesaikan z² + 2z + 26 = 0. Puncanya ialah a ± jb; cari b > 0.
p = 2q = 26
b =
9.Persamaan pembezaanSederhana
Secawan kopi pada 90 °C ditinggalkan di dalam bilik pada 18 °C. Ia mengikut hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Dengan k = 0.11 min⁻¹, cari suhunya T selepas 10 min.
T0 = 90 °CTa = 18 °Ck = 0.11 min⁻¹t = 10 min
T = °C
10.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan y′ + y = 8e−0.5t dengan y(0) = 1. Cari y(1.5).
y′ + y = 8e−0.5ty(0) = 1
y(1.5) =
11.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c21 (baris 2, lajur 1).
A = [−5 −1; 1 4]B = [−4 −2; 2 2]
c21 =
12.Matriks & penentuSukar
Selesaikan sistem 4x + y = 9 dan −6x − 3y = 5. Cari x.
4x + y = 9−6x − 3y = 5
x =
13.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari unjuran skalar compb a bagi a = (−7, 4, 4) pada b = (−2, −5, 4), iaitu komponen a dalam arah b.
a = (−7, 4, 4)b = (−2, −5, 4)
compb a =
14.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Bagi a = (−4, 2, 0) dan b = (2, −2, 3), cari komponen-x (a × b)x hasil darab silang a × b.
a = (−4, 2, 0)b = (2, −2, 3)
(a × b)x =
15.KebarangkalianSederhana
Bagi taburan yang ditunjukkan, cari sisihan piawai σ bagi X.
x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.2, 0.35, 0.35, 0.1
σ =
16.KebarangkalianSukar
Satu ujian mempunyai 5 soalan aneka pilihan. Seorang pelajar yang meneka mendapat setiap satu betul dengan kebarangkalian 0.7, secara tak bersandar. Berapakah kebarangkalian P tepat 3 jawapan betul?
n = 5p = 0.7k = 3
P =
17.Statistik perihalanSederhana
Cari sisihan piawai sampel s data: 25, 48, 10, 41, 45, 53.
n = 6
s =
18.Statistik perihalanSukar
Suatu kuantiti bertaburan normal dengan min 100 dan sisihan piawai 15. Berapakah perkadaran P nilai yang berada di bawah 92.5?
μ = 100σ = 15x = 92.5
P =
19.Taburan normalSederhana
X normal dengan min 250 g dan sisihan piawai 4 g; Y tak bersandar dan normal dengan min 500 g dan sisihan piawai 9 g. Cari kebarangkalian P bahawa X + Y melebihi 759.8 g. Bundarkan z kepada dua tempat perpuluhan.
μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 759.8 g
P =
20.Taburan normalSukar
berat beg bertaburan normal dengan min 250 g dan sisihan piawai 5 g. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 99% daripadanya (persentil ke-99).
μ = 250σ = 5P = 99%
x = g
3Larutan
1.Had
Jawapan: L = 403.4
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→∞ 3·x·ln(1 + 2/x)
Nilaikan
ln(1 + u)/u → 1 apabila u → 0, maka x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 3·2 = 6
Buat songsangan logaritma
L = e6 = 403.4
Jawapan
L = 403.4
2.Had
Jawapan: L = 3
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 [3/(1 + 3x)]/[cos x]
Gantikan x = 0
L = 3/1 = 3
Jawapan
L = 3
3.Terbitan
Jawapan: f′(0.5) = 2.718
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·(3x2 + 2·x3)
Gantikan
f′(0.5) = 2.718·(0.75 + 0.25) = 2.718
Jawapan
f′(0.5) = 2.718
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 − 27x + 54 = 3·(x2 − 9x + 18)
Selesaikan f′(x) = 0
x = 3 atau x = 6
Yang mana satu
f″(x) = 6x − 27: negatif pada maksimum, positif pada minimum.
f″(3) = −9, f″(6) = 9
x = 6
Jawapan
x = 6
5.Kamiran
Jawapan: I = 4.394
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) = 4·ln x
Nilaikan pada had
I = 4·(ln 3 − ln 1) = 4·ln 3 = 4.394
Jawapan
I = 4.394
6.Kamiran
Jawapan: A = 0.1667
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 = x → x = 0, x = 1
Kamirkan atas tolak bawah
A = [0.5x2 − 0.3333x3]01 = 0.1667
Jawapan
A = 0.1667
7.Nombor kompleks
Jawapan: a = −4.596
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 = 6·cos(140°) = −4.596
b = 6·sin(140°) = 3.857
Bentuk Cartes
z = −4.596 + j3.857
a = −4.596
Jawapan
a = −4.596
8.Nombor kompleks
Jawapan: b = 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 = 4 − 104 = −100 < 0
Rumus kuadratik
z = (−2 ± j√100)/2 = −1 + j5, −1 − j5
Jawapan
b = 5
Jawapan
b = 5
9.Persamaan pembezaan
Jawapan: T = 41.97 °C
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.
Penyelesaian hukum penyejukan
T(t) = 18 + 72·e−0.11t
Gantikan t
T(10) = 18 + 72·0.3329 = 41.97 °C
Jawapan
T = 41.97 °C
10.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1.5) = 4.211
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)′ = 8e0.5t
Penyelesaian am
y = 8/0.5·e−0.5t + C·e−t = 16·e−0.5t + C·e−t
Syarat awal
1 = 16 + C → C = −15
Nilaikan
y(1.5) = 16·0.4724 + (−15)·0.2231 = 4.211
Jawapan
y(1.5) = 4.211
11.Matriks & penentu
Jawapan: c21 = 4
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·(−4) + 4·2 = 4
Jawapan
c21 = 4
12.Matriks & penentu
Jawapan: x = 5.333
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 = 4·(−3) − 1·(−6) = −6
Gantikan lajur x
det Aₓ = 9·(−3) − 1·5 = −32
x = −32/(−6) = 5.333
Jawapan
x = 5.333
y = −12.33
13.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: compb a = 1.491
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 titik
a·b = (−7)·(−2) + 4·(−5) + 4·4 = 10
Panjang b
|b| = √((−2)² + (−5)² + 4²) = 6.708
Unjuran skalar
compb a = a·b/|b| = 10/6.708 = 1.491
Jawapan
compb a = 1.491
14.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: (a × b)x = 6
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 = 2·3 − 0·(−2) = 6
(a × b)y = azbx − axbz = 0·2 − (−4)·3 = 12
(a × b)z = axby − aybx = (−4)·(−2) − 2·2 = 4
Komponen yang diminta
(a × b)x = 6
Jawapan
(a × b)x = 6
Semak: a × b berserenjang dengan kedua-dua vektor, maka hasil darab titiknya dengan a dan dengan b ialah sifar.
15.Kebarangkalian
Jawapan: σ = 1.819
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 = 0·0.2 + 2·0.35 + 4·0.35 + 6·0.1 = 2.7
Min bagi kuasa dua
E(X²) = 0·0.2 + 4·0.35 + 16·0.35 + 36·0.1 = 10.6
Varians
Var(X) = 10.6 − 2.7² = 3.31
σ = √3.31 = 1.819
Jawapan
σ = 1.819
16.Kebarangkalian
Jawapan: P = 0.3087
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.
Formula binomial
P(X = 3) = 10·0.73·0.32 = 10·0.343·0.09 = 0.3087
Jawapan
P = 0.3087
17.Statistik perihalan
Jawapan: s = 16.31
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 = −0.5
Jadual normal piawai
Φ(−0.5) = 0.3085
P = 0.3085
Jawapan
P = 0.3085
19.Taburan normal
Jawapan: P = 0.1587
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 = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9.849 g
Piawaikan
z = (759.8 − 750)/9.849 = 1
Ekor atas
P = 1 − Φ(1) = 1 − 0.8413 = 0.1587
Jawapan
P = 0.1587
20.Taburan normal
Jawapan: x = 261.6 g
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.