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 + 6x + 8)/(x2 + 4x + 7).

f(x) = (−4x2 + 6x + 8)/(x2 + 4x + 7)x → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
xyx = 0

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

f(x) = (e−0,5x − 1 + 0,5x)/x²x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
xyx = −1

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

f(x) = (3x + 5)3x = −1
f′(−1) =
4.AfgeleidenMoeilijk
xy

Gegeven f(x) = x3 + 9x2 + 24x. Bereken de x-coördinaat x van het lokale maximum.

f(x) = x3 + 9x2 + 24x
x =
5.OptimalisatieGemiddeld
xhxgeen deksel

Een open doos (zonder deksel) met een vierkant grondvlak moet 13500 cm³ bevatten. Gebruik zo weinig mogelijk materiaal, dus de kleinste oppervlakte van bodem plus vier zijkanten. Bereken de zijde x van het grondvlak.

V = 13500 cm³
x = cm
6.OptimalisatieMoeilijk
qP(q)maximum

Een klein bedrijf verkoopt zijn product tegen een vaste marktprijs van €35 per eenheid. Het produceren van q eenheden kost C(q) = 300 + 18q + 0,05q² euro. Bereken de productie q die de winst maximaliseert.

p = €35C = 300 + 18q + 0,05q²
q = stuks
7.IntegralenGemiddeld
xy02

Bereken I = ∫02 e2x dx.

f(x) = e2x[0, 2]
I =
8.IntegralenMoeilijk
xyy = x2​y = 4x

Bereken de oppervlakte A van het gebied ingesloten door y = x2 en y = 4x.

y = x2y = 4x
A =

3Oplossingen

1.Limieten

Antwoord: L = −4

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

(−4 + 6/x + 8/x2)/(1 + 4/x + 7/x2)

Laat x → ∞

L = −4/1 = −4

Antwoord

L = −4

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

2.Limieten

Antwoord: L = 0,125

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

(−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) = 36

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) = 3·(3x + 5)2·3

Invullen

f′(−1) = 3·22·3 = 36

Antwoord

f′(−1) = 36
4.Afgeleiden

Antwoord: x = −4

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.

Afgeleide

f′(x) = 3x2 + 18x + 24 = 3·(x2 + 6x + 8)

f′(x) = 0 oplossen

x = −4 of x = −2

Welke is welke

f″(x) = 6x + 18: negatief in een maximum, positief in een minimum.

f″(−4) = −6, f″(−2) = 6
x = −4

Antwoord

x = −4
5.Optimalisatie

Antwoord: x = 30 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 + 54000/x

Afgeleide gelijk aan nul stellen

S″(x) = 2 + 108000/x³ > 0, dus dit is een minimum.

x³ = 27000 → x = 30 cm

Hoogte en oppervlakte

h = 13500/30² = 15 cm
S = 30² + 54000/30 = 2700 cm²

Antwoord

x = 30 cm

De beste open doos is half zo hoog als breed.

6.Optimalisatie

Antwoord: q = 170 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) = 35q − (300 + 18q + 0,05q²) = −0,05q2 + 17q − 300

Afgeleide gelijk aan nul stellen

P″(q) = −0,1 < 0, dus dit is een maximum.

17 − 0,1q = 0 → q = 170

Maximale winst

P = 17·170 − 0,05·170² − 300 = €1145

Antwoord

q = 170
7.Integralen

Antwoord: I = 26,8

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 = (e4 − 1)/2 = (54,6 − 1)/2 = 26,8

Antwoord

I = 26,8
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.

Snijpunten

x2 = 4x → x = 0, x = 4

Bovenste min onderste integreren

A = [2x2 − 0,3333x3]04 = 10,67

Antwoord

A = 10,67

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1