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→∞ (√(x2 + 3x) − x).

f(x) = √(x2 + 3x) − xx → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
xyx = 0

Bereken de limiet L = limx→0 (1 − cos 5x)/(4x²), met x in radialen.

f(x) = (1 − cos 5x)/(4x²)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
xyx = −2

Gegeven f(x) = ln(3x2 + 2). Bereken f′(−2).

f(x) = ln(3x2 + 2)x = −2
f′(−2) =
4.AfgeleidenMoeilijk
xyx = −1

De raaklijn aan f(x) = 3x2 + 5x + 5 in x = −1 snijdt de y-as in y = b. Bereken b.

f(x) = 3x2 + 5x + 5x = −1
b =
5.OptimalisatieGemiddeld
rh

Een gesloten cilindrisch blik (met deksel en bodem) moet 750 cm³ bevatten. Het gebruikte metaal is evenredig met de totale buitenoppervlakte. Bereken de straal r waarbij het minste materiaal nodig is.

V = 750 cm³
r = cm
6.OptimalisatieMoeilijk
qP(q)maximum

Een bedrijf verkoopt q eenheden per week. De prijs waartegen het die kan verkopen is p = 160 − 0,1q euro per eenheid, en de kosten zijn C(q) = 9800 + 20q euro. Bereken de wekelijkse productie q die de winst maximaliseert.

p = 160 − 0,1qC = 9800 + 20q
q = stuks
7.IntegralenGemiddeld
xy03

Bereken I = ∫03 e2x dx.

f(x) = e2x[0, 3]
I =
8.IntegralenMoeilijk
xy−22

Bereken de oppervlakte A van het gebied tussen de parabool y = 4 − x² en de x-as.

y = 4 − x²
A =

3Oplossingen

1.Limieten

Antwoord: L = 1,5

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).

Vermenigvuldig met de geconjugeerde

f(x) = 3x/(√(x2 + 3x) + x)

Deel door x

f(x) = 3/(√(1 + 3/x) + 1)

Laat x → ∞

L = 3/(1 + 1) = 1,5

Antwoord

L = 1,5
2.Limieten

Antwoord: L = 3,125

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).

Eerste toepassing

5·sin 5x/(8x) → 0/0

Tweede toepassing

25·cos 5x/8

Vul x = 0 in

L = 25/8 = 3,125

Antwoord

L = 3,125
3.Afgeleiden

Antwoord: f′(−2) = −0,8571

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 voor de logaritme

f′(x) = 6x/(3x2 + 2)

Invullen

f′(−2) = −12/14 = −0,8571

Antwoord

f′(−2) = −0,8571
4.Afgeleiden

Antwoord: b = 2

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) = 3
f′(x) = 6x + 5 → f′(−1) = −1

Raaklijn bij x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 3 − (−1)·(−1) = 2

Antwoord

b = 2
5.Optimalisatie

Antwoord: r = 4,924 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 r

h = 750/(πr²)
A(r) = 2πr² + 1500/r

Afgeleide gelijk aan nul stellen

A″(r) = 4π + 3000/r³ > 0, dus dit is een minimum.

4πr − 1500/r² = 0 → r = ∛(750/(2π)) = 4,924 cm

Hoogte en oppervlakte

h = 750/(π·4,924²) = 2r = 9,847 cm
A = 2π·4,924² + 1500/4,924 = 457 cm²

Antwoord

r = 4,924 cm

Het zuinigste gesloten blik is even hoog als breed: h = 2r.

6.Optimalisatie

Antwoord: q = 700 stuks

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) = (160 − 0,1q)·q − (9800 + 20q) = −0,1q2 + 140q − 9800

Afgeleide gelijk aan nul stellen

P″(q) = −0,2 < 0, dus dit is een maximum.

q = 140/0,2 = 700

Prijs en winst

p = 160 − 0,1·700 = €90
P = 140·700 − 0,1·700² − 9800 = €39200

Antwoord

q = 700
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) = e2x/2

Grenzen invullen

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

Antwoord

I = 201,2
8.Integralen

Antwoord: A = 10,67

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.

Nulpunten

4 − x² = 0 → x = ±2

Integreren

A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67

Antwoord

A = 10,67

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1