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→∞ (√(4x2 − 10x) − 2x).

f(x) = √(4x2 − 10x) − 2xx → ∞
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 = 3

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

f(x) = 3x2 + 5x + 1x = 3
b =
5.OptimalisatieGemiddeld
straatkant: €30/m€10/myyx

Een rechthoekig perceel van 400 m² wordt aan alle vier de zijden omheind. De zijde langs de straat, met lengte x, kost €30 per meter; de andere drie zijden kosten €10 per meter. Bereken de lengte x van de straatkant waarbij de kosten minimaal zijn.

A = 400 m²€30/m€10/m
x = m
6.OptimalisatieMoeilijk
p (€)R(p)20nu

Een theater verkoopt 680 kaartjes per voorstelling voor €20 per stuk. Marktonderzoek laat zien dat elke verhoging van de kaartprijs met €1 20 minder verkochte kaartjes betekent (en elke verlaging met €1 er 20 meer). Bereken de maximale omzet R per voorstelling.

680 × €2020 / €1
R = €
7.IntegralenGemiddeld
xy14

Bereken I = ∫14 4/x dx.

f(x) = 4/x[1, 4]
I =
8.IntegralenMoeilijk
xyy = x2​y = x

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

y = x2y = x
A =

3Oplossingen

1.Limieten

Antwoord: L = −2,5

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) = −10x/(√(4x2 − 10x) + 2x)

Deel door x

f(x) = −10/(√(4 + (−10)/x) + 2)

Laat x → ∞

L = −10/(2 + 2) = −2,5

Antwoord

L = −2,5
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 = −26

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(3) = 43
f′(x) = 6x + 5 → f′(3) = 23

Raaklijn bij x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 43 − 23·3 = −26

Antwoord

b = −26
5.Optimalisatie

Antwoord: x = 14,14 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) = 40x + 8000/x

Afgeleide gelijk aan nul stellen

C″(x) = 16000/x³ > 0, dus dit is een minimum.

x = √(8000/40) = 14,14 m
y = 400/14,14 = 28,28 m

Minimale kosten

C = 40·14,14 + 8000/14,14 = €1131

Antwoord

x = 14,14 m
6.Optimalisatie

Antwoord: R = 14580 €

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.

Omzet als functie van de prijs

n(p) = 1080 − 20p
R(p) = 1080p − 20p²

Afgeleide gelijk aan nul stellen

R″(p) = −40 < 0, dus dit is een maximum.

p = 1080/40 = €27

Maximale omzet

n = 1080 − 20·27 = 540
R = 27·540 = €14580

Antwoord

R = €14580
7.Integralen

Antwoord: I = 5,545

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) = 4·ln x

Grenzen invullen

I = 4·(ln 4 − ln 1) = 4·ln 4 = 5,545

Antwoord

I = 5,545
8.Integralen

Antwoord: A = 0,1667

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

x2 = x → x = 0, x = 1

Bovenste min onderste integreren

A = [0,5x2 − 0,3333x3]01 = 0,1667

Antwoord

A = 0,1667

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1