Calculus 1: samenvattingspakket

Formuleoverzichten, de belangrijkste methodestappen voor elk onderwerp en 8 oefenopgaven, met volledige oplossingen achterin.

Nieuwe opgavenTerug naar het vak

Kies in het printvenster “Opslaan als pdf” om een kopie op je apparaat te bewaren.

1Formules en methoden

Limieten

Direct invullen
probeer eerst x = a; 0/0 betekent vereenvoudigen
Ontbinden en wegdelen
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Geconjugeerde
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Limieten naar oneindig
deel door de hoogste macht van x; bij gelijke graden is de limiet de verhouding van de hoogstegraadscoëfficiënten
Standaardlimiet
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Regel van L'Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Afgeleiden

Machtsregel
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Productregel
(uv)′ = u′v + uv′
Quotiëntregel
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Kettingregel
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Standaardafgeleiden
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Methode

  1. Herken de structuur: som, product, quotiënt of samenstelling.
  2. Pas de machtsregel toe op elke macht van x.
  3. Gebruik waar nodig de product-, quotiënt- of kettingregel.
  4. Vereenvoudig, en vul het punt in als daarom wordt gevraagd.

Optimalisatie

Methode
schrijf Q(x) met één variabele, los Q′(x) = 0 op, controleer Q″ of de randpunten
Maximum
Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Minimum
Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Gesloten cilinder
V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Winst
P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

Integralen

Machtsregel
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Bepaalde integraal
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Standaardintegralen
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Oppervlakte tussen grafieken
∫ab (f − g) dx

Methode

  1. Schrijf de integrand waar mogelijk als een som van eenvoudige termen.
  2. Pas de machtsregel toe: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), en de standaardintegralen voor ex, 1/x, sin en cos.
  3. Gebruik substitutie als je een functie en haar afgeleide samen ziet.
  4. Bereken bij een bepaalde integraal F(b) − F(a).

2Oefenopgaven

1.LimietenGemiddeld
xyy = L

Bereken de limiet L = limx→∞ (2x3 − 2x − 4)/(x3 + x + 8).

f(x) = (2x3 − 2x − 4)/(x3 + x + 8)x → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
xyx = 0

Bereken de limiet L = limx→0 ln(1 + x)/sin(5x), met x in radialen.

f(x) = ln(1 + x)/sin(5x)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
xyx = 0,5

Gegeven f(x) = x3·e0,5x. Bereken f′(0,5).

f(x) = x3·e0,5xx = 0,5
f′(0.5) =
4.AfgeleidenMoeilijk
xyx = −1

De raaklijn aan f(x) = 0,5x2 + x in x = −1 snijdt de y-as in y = b. Bereken b.

f(x) = 0,5x2 + xx = −1
b =
5.OptimalisatieGemiddeld
straatkant: €15/m€12/myyx

Een rechthoekig perceel van 450 m² wordt aan alle vier de zijden omheind. De zijde langs de straat, met lengte x, kost €15 per meter; de andere drie zijden kosten €12 per meter. Bereken de lengte x van de straatkant waarbij de kosten minimaal zijn.

A = 450 m²€15/m€12/m
x = m
6.OptimalisatieMoeilijk
qP(q)maximum

Een klein bedrijf verkoopt zijn product tegen een vaste marktprijs van €40 per eenheid. Het produceren van q eenheden kost C(q) = 400 + 28q + 0,02q² euro. Bereken de maximale winst P.

p = €40C = 400 + 28q + 0,02q²
P = €
7.IntegralenGemiddeld
xy02

Bereken I = ∫02 ex dx.

f(x) = ex[0, 2]
I =
8.IntegralenMoeilijk
xyy = 2x2​y = 3x

Bereken de oppervlakte A van het gebied ingesloten door y = 2x2 en y = 3x.

y = 2x2y = 3x
A =

3Oplossingen

1.Limieten

Antwoord: L = 2

Limieten: probeer eerst direct in te vullen. Geeft dat 0/0, vereenvoudig dan eerst: ontbind in factoren en deel de gemeenschappelijke factor weg, of vermenigvuldig met de geconjugeerde. Voor x → ∞ deel je teller en noemer door de hoogste macht van x. Regel van L'Hôpital: als f/g de vorm 0/0 of ∞/∞ geeft, dan is lim f/g = lim f′/g′, waarbij je teller en noemer apart differentieert (niet met de quotiëntregel).

Deel door de hoogste macht

(2 + (−2)/x2 + (−4)/x3)/(1 + 1/x2 + 8/x3)

Laat x → ∞

L = 2/1 = 2

Antwoord

L = 2

Bij gelijke graden is de limiet de verhouding van de hoogstegraadscoëfficiënten.

2.Limieten

Antwoord: L = 0,2

Limieten: probeer eerst direct in te vullen. Geeft dat 0/0, vereenvoudig dan eerst: ontbind in factoren en deel de gemeenschappelijke factor weg, of vermenigvuldig met de geconjugeerde. Voor x → ∞ deel je teller en noemer door de hoogste macht van x. Regel van L'Hôpital: als f/g de vorm 0/0 of ∞/∞ geeft, dan is lim f/g = lim f′/g′, waarbij je teller en noemer apart differentieert (niet met de quotiëntregel).

Regel van L'Hôpital

L = limx→0 [1/(1 + x)]/[5·cos 5x]

Vul x = 0 in

L = 1/5 = 0,2

Antwoord

L = 0,2
3.Afgeleiden

Antwoord: f′(0.5) = 1,043

Differentiëren: de afgeleide f′(x) is de helling van de grafiek in x. Machtsregel: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Productregel: (uv)′ = u′v + uv′. Kettingregel: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Waar f′(x) = 0 heeft de grafiek een horizontale raaklijn: een maximum, minimum of zadelpunt.

Productregel

f′(x) = u′v + uv′ = e0,5x·(3x2 + 0,5·x3)

Invullen

f′(0,5) = 1,284·(0,75 + 0,0625) = 1,043

Antwoord

f′(0,5) = 1,043
4.Afgeleiden

Antwoord: b = −0,5

Differentiëren: de afgeleide f′(x) is de helling van de grafiek in x. Machtsregel: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Productregel: (uv)′ = u′v + uv′. Kettingregel: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Waar f′(x) = 0 heeft de grafiek een horizontale raaklijn: een maximum, minimum of zadelpunt.

Punt en helling

f(−1) = −0,5
f′(x) = x + 1 → f′(−1) = 0

Raaklijn bij x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −0,5 − 0·(−1) = −0,5

Antwoord

b = −0,5
5.Optimalisatie

Antwoord: x = 20 m

Optimalisatie: schrijf de te optimaliseren grootheid als functie van één variabele en gebruik de randvoorwaarde om de andere te elimineren. Stel de afgeleide gelijk aan nul en los op. Controleer dat het stationaire punt een maximum of minimum is (tweede afgeleide of tekenwisseling van de eerste afgeleide) en dat het binnen het toegestane bereik ligt; een randpunt zoals een zijde van lengte nul is niet het antwoord.

Kosten als functie van x

C(x) = 27x + 10800/x

Afgeleide gelijk aan nul stellen

C″(x) = 21600/x³ > 0, dus dit is een minimum.

x = √(10800/27) = 20 m
y = 450/20 = 22,5 m

Minimale kosten

C = 27·20 + 10800/20 = €1080

Antwoord

x = 20 m
6.Optimalisatie

Antwoord: P = 1400 €

Optimalisatie: schrijf de te optimaliseren grootheid als functie van één variabele en gebruik de randvoorwaarde om de andere te elimineren. Stel de afgeleide gelijk aan nul en los op. Controleer dat het stationaire punt een maximum of minimum is (tweede afgeleide of tekenwisseling van de eerste afgeleide) en dat het binnen het toegestane bereik ligt; een randpunt zoals een zijde van lengte nul is niet het antwoord.

Winstfunctie

P(q) = 40q − (400 + 28q + 0,02q²) = −0,02q2 + 12q − 400

Afgeleide gelijk aan nul stellen

P″(q) = −0,04 < 0, dus dit is een maximum.

12 − 0,04q = 0 → q = 300

Maximale winst

P = 12·300 − 0,02·300² − 400 = €1400

Antwoord

P = €1400
7.Integralen

Antwoord: I = 6,389

Bepaalde integralen: ∫ₐᵇ f(x) dx is de georiënteerde oppervlakte tussen de grafiek en de x-as van a tot b. Zoek een primitieve F (met F′ = f) en bereken F(b) − F(a). Machtsregel: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). De oppervlakte tussen twee krommen is ∫(bovenste − onderste) dx.

Primitieve

F(x) = ex/1

Grenzen invullen

I = (e2 − 1)/1 = (7,389 − 1)/1 = 6,389

Antwoord

I = 6,389
8.Integralen

Antwoord: A = 1,125

Bepaalde integralen: ∫ₐᵇ f(x) dx is de georiënteerde oppervlakte tussen de grafiek en de x-as van a tot b. Zoek een primitieve F (met F′ = f) en bereken F(b) − F(a). Machtsregel: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). De oppervlakte tussen twee krommen is ∫(bovenste − onderste) dx.

Snijpunten

2x2 = 3x → x = 0, x = 1,5

Bovenste min onderste integreren

A = [1,5x2 − 0,6667x3]01,5 = 1,125

Antwoord

A = 1,125

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1