Calculus 1: samenvattingspakket

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

Nieuwe opgaven Terug 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: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
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

Herken de structuur: som, product, quotiënt of samenstelling.
Pas de machtsregel toe op elke macht van x.
Gebruik waar nodig de product-, quotiënt- of kettingregel.
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: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
Standaardintegralen: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Oppervlakte tussen grafieken: ∫_a^b (f − g) dx

Methode

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

2Oefenopgaven

1.LimietenGemiddeld

Bereken de limiet L = lim_x→∞ (−6x² − 4x − 4)/(3x² + 2x + 1).

f(x) = (−6x² − 4x − 4)/(3x² + 2x + 1)x → ∞

L =

2.LimietenMoeilijk

Bereken de limiet L = lim_x→0 (e^0,5x − 1 − 0,5x)/x².

f(x) = (e^0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0

L =

3.AfgeleidenGemiddeld

Gegeven f(x) = (3x + 5)⁵. Bereken f′(1).

f(x) = (3x + 5)⁵x = 1

f′(1) =

4.AfgeleidenMoeilijk

Gegeven f(x) = x³ − 1,5x² − 6x − 3. Bereken de x-coördinaat x van het lokale minimum.

f(x) = x³ − 1,5x² − 6x − 3

x =

5.OptimalisatieGemiddeld

Een open doos (zonder deksel) met een vierkant grondvlak moet 500 cm³ bevatten. Gebruik zo weinig mogelijk materiaal, dus de kleinste oppervlakte van bodem plus vier zijkanten. Bereken de zijde x van het grondvlak.

V = 500 cm³

x = cm

6.OptimalisatieMoeilijk

Een klein bedrijf verkoopt zijn product tegen een vaste marktprijs van €65 per eenheid. Het produceren van q eenheden kost C(q) = 3100 + 40q + 0,01q² euro. Bereken de productie q die de winst maximaliseert.

p = €65C = 3100 + 40q + 0,01q²

q = stuks

7.IntegralenGemiddeld

Bereken I = ∫₀³ e^2x dx.

f(x) = e^2x[0, 3]

I =

8.IntegralenMoeilijk

Het gebied tussen de lijn y = 4x en de parabool y = 3x² wordt om de x-as gewenteld. Bepaal het volume V van het lichaam.

y = 4xy = 3x²

V =

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

(−6 + (−4)/x + (−4)/x²)/(3 + 2/x + 1/x²)

Laat x → ∞

L = −6/3 = −2

Antwoord

L = −2

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

2.Limieten

Antwoord: L = 0,125

Eerste toepassing

(0,5·e^0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0

Tweede toepassing

0,25·e^0,5x/2

Vul x = 0 in

L = 0,25·1/2 = 0,125

Antwoord

L = 0,125

3.Afgeleiden

Antwoord: f′(1) = 61440

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.

Kettingregel

f′(x) = 5·(3x + 5)⁴·3

Invullen

f′(1) = 5·8⁴·3 = 61440

Antwoord

f′(1) = 61440

4.Afgeleiden

Antwoord: x = 2

Afgeleide

f′(x) = 3x² − 3x − 6 = 3·(x² − x − 2)

f′(x) = 0 oplossen

x = −1 of x = 2

Welke is welke

f″(x) = 6x − 3: negatief in een maximum, positief in een minimum.

f″(−1) = −9, f″(2) = 9

x = 2

Antwoord

x = 2

5.Optimalisatie

Antwoord: x = 10 cm

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.

Oppervlakte als functie van x

S(x) = x² + 2000/x

Afgeleide gelijk aan nul stellen

S″(x) = 2 + 4000/x³ > 0, dus dit is een minimum.

x³ = 1000 → x = 10 cm

Hoogte en oppervlakte

h = 500/10² = 5 cm

S = 10² + 2000/10 = 300 cm²

Antwoord

x = 10 cm

De beste open doos is half zo hoog als breed.

6.Optimalisatie

Antwoord: q = 1250 stuks

Winstfunctie

P(q) = 65q − (3100 + 40q + 0,01q²) = −0,01q² + 25q − 3100

Afgeleide gelijk aan nul stellen

P″(q) = −0,02 < 0, dus dit is een maximum.

25 − 0,02q = 0 → q = 1250

Maximale winst

P = 25·1250 − 0,01·1250² − 3100 = €12525

Antwoord

q = 1250

7.Integralen

Antwoord: I = 201,2

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) = e^2x/2

Grenzen invullen

I = (e⁶ − 1)/2 = (403,4 − 1)/2 = 201,2

Antwoord

I = 201,2

8.Integralen

Antwoord: V = 15,89

Omwentelingslichamen: als je het gebied onder y = f(x) van x = a tot x = b om de x-as wentelt, ontstaat een lichaam waarvan de doorsnede bij x een schijf met straal f(x) is. Het optellen van de schijven geeft V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Ligt het gebied tussen een buitenste kromme R(x) en een binnenste kromme r(x), dan is elke plak een ring: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kwadrateer de stralen voordat je ze van elkaar aftrekt.

Snijpunten

4x = 3x² → x = 0, x = 1,333

Ringmethode

V = π∫₀^1,333 ((4x)² − (3x²)²) dx

Integreren

V = π(16·1,333³/3 − 9·1,333⁵/5) = π·5,057 = 15,89

Antwoord

V = 15,89

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1