Bepaal welke vorm bij de bewerking past: rechthoekig a + jb voor optellen en aftrekken, pool r∠θ voor vermenigvuldigen, delen, machten en wortels.
Werk uit met j² = −1; deel door teller en noemer te vermenigvuldigen met de geconjugeerde van de noemer.
Reken om met r = √(a² + b²) en θ uit een schets van het punt (controleer het kwadrant), en terug met a = r cos θ, b = r sin θ.
Gebruik voor machten De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; noteer voor zⁿ = R∠φ alle n wortels R1/n∠((φ + 360°k)/n).
Differentiaalvergelijkingen
Exponentiële groei/afname
dy/dt = ky → y = y0ekt
Halveringstijd
k = ln 2 / t½
Afkoelingswet van Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Integrerende factor
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Mengtank
dm/dt = r·c − (r/V)·m
Matrices & determinanten
2×2-determinant
det = ad − bc
Inverse van een 2×2-matrix
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Product
(AB)ij = Σk AikBkj
Eigenwaarden
det(A − λI) = 0
Regel van Cramer
xi = det(Ai)/det(A)
Vectoren: inwendig en uitwendig product
Grootte
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Eenheidsvector
û = a/|a|
Componenten uit een hoek
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Inwendig product
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Scalaire projectie van a op b
a·b/|b|
Arbeid
W = F·d
Uitwendig product
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Oppervlakken
parallellogram |a × b|, driehoek ½|a × b|
Moment om O
MO = r × F, r = A − O
Volume van een parallellepipedum
V = |a·(b × c)|
Methode
Schrijf elke vector in componenten; voor een kracht gegeven door een grootte en een hoek gebruik je F·cos θ en F·sin θ.
Gebruik voor lengtes en richtingen de grootte √(x² + y² + z²) en de eenheidsvector a/|a|.
Gebruik het inwendig product voor hoeken, projecties, loodrechte stand en arbeid: a·b = |a||b|cos θ.
Gebruik het uitwendig product voor loodrechte vectoren, oppervlakten en momenten: schrijf de drie componenten zorgvuldig uit en houd de volgorde a × b aan.
Kansrekening
Complement
P(not A) = 1 − P(A)
Somregel
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Onafhankelijke gebeurtenissen
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Voorwaardelijke kans
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomiaal
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
Beschrijvende statistiek
Gemiddelde
x̄ = Σx/n
Steekproefstandaardafwijking
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediaan
middelste waarde van de gesorteerde gegevens
z-score
z = (x − μ)/σ
Normale verdeling
68% binnen ±1σ, 95% binnen ±2σ
Normale verdeling
z-score
z = (x − μ)/σ
Onder x
P(X < x) = Φ(z)
Boven x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tussen
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentiel
x = μ + z·σ
Methode
Reken de waarde om naar een z-score: z = (x − μ)/σ.
Zoek Φ(z) op, het oppervlak links van z.
Gebruik voor het oppervlak rechts 1 − Φ(z); trek voor een interval de twee linkeroppervlakken van elkaar af.
Werk voor een percentiel terug: zoek z bij het oppervlak, dan x = μ + z·σ.
2Oefenopgaven
1.LimietenGemiddeld
Bereken de limiet L = limx→∞ (1 + 3/x)x. Geef een decimale waarde.
f(x) = (1 + 3/x)xx → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
Bereken de limiet L = limx→0 ln(1 + 4x)/sin(2x), met x in radialen.
f(x) = ln(1 + 4x)/sin(2x)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
Gegeven f(x) = x3·e−x. Bereken f′(2).
f(x) = x3·e−xx = 2
f′(2) =
4.AfgeleidenMoeilijk
De raaklijn aan f(x) = −x2 + x + 2 in x = −1 snijdt de y-as in y = b. Bereken b.
f(x) = −x2 + x + 2x = −1
b =
5.IntegralenGemiddeld
Bereken I = ∫03 e0,5x dx.
f(x) = e0,5x[0, 3]
I =
6.IntegralenMoeilijk
Bereken de oppervlakte A van het gebied tussen de parabool y = 1 − x² en de x-as.
y = 1 − x²
A =
7.Complexe getallenGemiddeld
Schrijf z = −4 + j2 in exponentiële vorm r·ejθ. Geef θ in radialen, tussen −π en π.
z = −4 + j2
θ = rad
8.Complexe getallenMoeilijk
Eén wortel van z³ + 10z² + 34z + 40 = 0 is z₁ = −3 + j. De coëfficiënten zijn reëel. Bepaal de reële wortel r.
z₁ = −3 + j
r =
9.DifferentiaalvergelijkingenGemiddeld
Een kop koffie van 87 °C wordt achtergelaten in een kamer van 19 °C. Het volgt de afkoelingswet van Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bereken met k = 0,06 min⁻¹ de temperatuur T na 27 min.
T0 = 87 °CTa = 19 °Ck = 0,06 min⁻¹t = 27 min
T = °C
10.DifferentiaalvergelijkingenMoeilijk
Los y″ + 3y′ + 6,25y = 0 op met y(0) = 3 en y′(0) = 0 (losgelaten uit rust). Bepaal y(0,75); hoeken in radialen.
y″ + 3y′ + 6,25y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(0.75) =
11.Matrices & determinantenGemiddeld
Stel C = AB voor de getoonde matrices. Bereken het element c12 (rij 1, kolom 2).
A = [0 −6; −2 4]B = [6 −5; 5 −5]
c12 =
12.Matrices & determinantenMoeilijk
Los het stelsel 2x + 6y = 10 en 2x + 2y = −5 op. Bereken x.
2x + 6y = 102x + 2y = −5
x =
13.Vectoren: inwendig en uitwendig productGemiddeld
Bepaal de scalaire projectie compb a van a = (7, −2, −4) op b = (4, 0, 5), dat wil zeggen de component van a in de richting van b.
a = (7, −2, −4)b = (4, 0, 5)
compb a =
14.Vectoren: inwendig en uitwendig productMoeilijk
De eenheidsvector n̂ staat loodrecht op zowel a = (−4, −1, 4) als b = (−2, −5, −1) en heeft een positieve z-component. Bepaal zijn x-component n̂x.
a = (−4, −1, 4)b = (−2, −5, −1)n̂z > 0
n̂x =
15.KansrekeningGemiddeld
Bepaal voor de getoonde verdeling de variantie Var(X) van X.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,25, 0,1, 0,35, 0,3
Var(X) =
16.KansrekeningMoeilijk
Een toets heeft 7 meerkeuzevragen. Een student die gokt, heeft elke vraag onafhankelijk goed met kans 0,3. Wat is de kans P op precies 3 goede antwoorden?
n = 7p = 0,3k = 3
P =
17.Beschrijvende statistiekGemiddeld
Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 15, 40, 20, 58, 27, 11, 13.
n = 7
s =
18.Beschrijvende statistiekMoeilijk
Een grootheid is normaal verdeeld met gemiddelde 170 en standaardafwijking 10. Welk deel P van de waarden ligt onder 150?
μ = 170σ = 10x = 150
P =
19.Normale verdelingGemiddeld
De gewichten van zakken zijn normaal verdeeld met gemiddelde 250 g en standaardafwijking 5 g. Welk deel ligt tussen 240 en 259 g? Geef P als decimaal getal.
μ = 250σ = 5x1 = 240x2 = 259
P =
20.Normale verdelingMoeilijk
Gatdiameters D zijn normaal verdeeld met gemiddelde 25,02 mm en standaardafwijking 0,02 mm. Asdiameters d zijn onafhankelijk en normaal verdeeld met gemiddelde 25 mm en standaardafwijking 0,02 mm. Een willekeurig gekozen as past als D − d > 0. Bepaal de kans P dat hij past. Rond z af op twee decimalen.
gat: μ = 25,02 mm, σ = 0,02 mmas: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
3Oplossingen
1.Limieten
Antwoord: L = 20,09
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).
Neem de logaritme
ln L = limx→∞ x·ln(1 + 3/x)
Bereken
ln(1 + u)/u → 1 als u → 0, dus x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 1·3 = 3
Maak de logaritme ongedaan
L = e3 = 20,09
Antwoord
L = 20,09
2.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).
Regel van L'Hôpital
L = limx→0 [4/(1 + 4x)]/[2·cos 2x]
Vul x = 0 in
L = 4/2 = 2
Antwoord
L = 2
3.Afgeleiden
Antwoord: f′(2) = 0,5413
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′ = e−x·(3x2 + (−1)·x3)
Invullen
f′(2) = 0,1353·(12 + (−8)) = 0,5413
Antwoord
f′(2) = 0,5413
4.Afgeleiden
Antwoord: b = 3
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
f′(x) = −2x + 1 → f′(−1) = 3
Raaklijn bij x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 0 − 3·(−1) = 3
Antwoord
b = 3
5.Integralen
Antwoord: I = 6,963
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) = e0,5x/0,5
Grenzen invullen
I = (e1,5 − 1)/0,5 = (4,482 − 1)/0,5 = 6,963
Antwoord
I = 6,963
6.Integralen
Antwoord: A = 1,333
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
1 − x² = 0 → x = ±1
Integreren
A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333
Antwoord
A = 1,333
7.Complexe getallen
Antwoord: θ = 2,678 rad
Poolvorm: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, met r = |z| en θ = arg z. Terug naar de rechthoekige vorm: a = r cos θ, b = r sin θ. Voor het argument is het kwadrant nodig: θ = atan(b/a) alleen als a > 0; voor a < 0 tel je 180° op of trek je 180° af. In poolvorm is vermenigvuldigen eenvoudig: vermenigvuldig de moduli en tel de argumenten op; bij delen deel je de moduli en trek je de argumenten af.
Modulus
r = √(16 + 4) = 4,472
Argument in radialen
θ = 153,4° = 153,4·π/180 = 2,678 rad
Exponentiële vorm
z = 4,472·ej2,678
Antwoord
θ = 2,678 rad
8.Complexe getallen
Antwoord: r = −4
De Moivre en wortels: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. De vergelijking zⁿ = R∠φ heeft precies n wortels, allemaal met modulus R1/n, bij de argumenten (φ + 360°·k)/n voor k = 0, 1, …, n − 1: ze liggen gelijkmatig verdeeld op een cirkel, 360°/n uit elkaar. Een kwadratische vergelijking z² + pz + q = 0 met p² < 4q heeft de complexe wortels z = −p/2 ± j√(q − p²/4); een polynoom met reële coëfficiënten heeft zijn complexe wortels altijd in geconjugeerde paren a ± jb.
Controleer met de som van de wortels: z₁ + z₂ + r = −6 + (−4) = −10 = −(10).
9.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: T = 32,46 °C
Eerste-orde differentiaalvergelijkingen: dy/dt = k·y heeft de oplossing y = y₀·ekt (groei voor k > 0, afname voor k < 0); een halveringstijd T geeft k = ln 2/T. De afkoelingswet van Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), geeft T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Een lineaire vergelijking y′ + p(x)·y = q(x) los je op met de integrerende factor μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, dus μy = ∫μq dx + C.
Oplossing van de afkoelingswet
T(t) = 19 + 68·e−0,06t
Vul t in
T(27) = 19 + 68·0,1979 = 32,46 °C
Antwoord
T = 32,46 °C
10.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: y(0.75) = 0,7975
Lineaire tweede-ordevergelijkingen: probeer voor y″ + b·y′ + c·y = 0 y = ert: dit geeft de karakteristieke vergelijking r² + b·r + c = 0. Twee reële wortels r₁ ≠ r₂ geven y = A·er₁t + B·er₂t (overgedempt); een dubbele wortel r geeft y = (A + Bt)·ert (kritisch gedempt); complexe wortels −α ± jω geven y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (ondergedempt, oscillerend). De beginwaarden y(0) en y′(0) leggen A en B vast. Geschreven als y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 is ωn de eigenfrequentie en ζ de dempingsfactor: bij ζ < 1 oscilleert de oplossing. Bij een constante ingang, y″ + by′ + cy = c·K, is de oplossing de eindwaarde K plus de vrije respons.
Matrices: de determinant van een 2×2-matrix is ad − bc. Bij 3×3 ontwikkel je naar een rij: elk element maal de determinant van de 2×2-matrix die overblijft na het schrappen van zijn rij en kolom, met afwisselende tekens + − +. Eigenwaarden λ voldoen aan det(A − λI) = 0; bij 2×2 is dat λ² − (spoor)·λ + det = 0.
Rij maal kolom
c12 = 0·(−5) + (−6)·(−5) = 30
Antwoord
c12 = 30
12.Matrices & determinanten
Antwoord: x = −6,25
Matrices: de determinant van een 2×2-matrix is ad − bc. Bij 3×3 ontwikkel je naar een rij: elk element maal de determinant van de 2×2-matrix die overblijft na het schrappen van zijn rij en kolom, met afwisselende tekens + − +. Eigenwaarden λ voldoen aan det(A − λI) = 0; bij 2×2 is dat λ² − (spoor)·λ + det = 0.
Determinant van de coëfficiëntenmatrix
det A = 2·2 − 6·2 = −8
De x-kolom vervangen
det Aₓ = 10·2 − 6·(−5) = 50
x = 50/(−8) = −6,25
Antwoord
x = −6,25
y = 3,75
13.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: compb a = 1,249
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
Inwendig product
a·b = 7·4 + (−2)·0 + (−4)·5 = 8
Lengte van b
|b| = √(4² + 0² + 5²) = 6,403
Scalaire projectie
compb a = a·b/|b| = 8/6,403 = 1,249
Antwoord
compb a = 1,249
14.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: n̂x = 0,6965
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
Discrete stochasten: een kansverdeling geeft elke waarde x die een variabele kan aannemen met haar kans p(x); de kansen liggen tussen 0 en 1 en tellen op tot 1. De verwachtingswaarde (het gemiddelde) is E(X) = Σx·p(x), het gemiddelde op de lange termijn. De variantie is Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², en de standaardafwijking σ = √Var(X). Voor een lineaire transformatie Y = aX + b geldt: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) en σY = |a|·σX; een constante optellen verandert de spreiding niet.
Gemiddelde
μ = 0·0,25 + 1·0,1 + 2·0,35 + 3·0,3 = 1,7
Gemiddelde van de kwadraten
E(X²) = 0·0,25 + 1·0,1 + 4·0,35 + 9·0,3 = 4,2
Variantie
Var(X) = 4,2 − 1,7² = 1,31
Antwoord
Var(X) = 1,31
16.Kansrekening
Antwoord: P = 0,2269
Kansrekening: bij even waarschijnlijke uitkomsten is P(A) = gunstig/totaal. Bij onafhankelijke gebeurtenissen vermenigvuldig je: P(A en B) = P(A)·P(B). De complementregel helpt vaak: P(minstens één) = 1 − P(geen). Binomiaal: bij n onafhankelijke pogingen met succeskans p geldt P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Beschrijvende statistiek: het gemiddelde is de som gedeeld door n; de mediaan is de middelste waarde van de gesorteerde gegevens (het gemiddelde van de twee middelste als n even is). De steekproefstandaardafwijking is s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Een z-score z = (x − μ)/σ zegt hoeveel standaardafwijkingen een waarde van het gemiddelde ligt.
Beschrijvende statistiek: het gemiddelde is de som gedeeld door n; de mediaan is de middelste waarde van de gesorteerde gegevens (het gemiddelde van de twee middelste als n even is). De steekproefstandaardafwijking is s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Een z-score z = (x − μ)/σ zegt hoeveel standaardafwijkingen een waarde van het gemiddelde ligt.
Standaardiseren
z = −2
Tabel standaardnormale verdeling
Φ(−2) = 0,02275
P = 0,02275
Antwoord
P = 0,02275
19.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,9413
Normale verdeling: reken een waarde x om naar een z-score, z = (x − μ)/σ, die telt hoeveel standaardafwijkingen x van het gemiddelde ligt. Een z-tabel (of Φ(z)) geeft de oppervlakte links van z, en dat is P(X < x). De oppervlakte rechts is 1 − Φ(z), en de oppervlakte tussen twee waarden is het verschil van hun twee oppervlakten.
z-scores
z₁ = (240 − 250)/5 = −2
z₂ = (259 − 250)/5 = 1,8
Oppervlakte ertussen
P = Φ(1,8) − Φ(−2) = 0,9641 − 0,02275 = 0,9413
Antwoord
P = 0,9413
20.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,7611
Sommen en verschillen van normale variabelen: als X en Y onafhankelijk en normaal verdeeld zijn, zijn X + Y en X − Y ook normaal verdeeld. Gemiddelden tellen op of worden afgetrokken: E(X ± Y) = μX ± μY. Varianties tellen altijd op, ook bij een verschil: Var(X ± Y) = σX² + σY², dus σ = √(σX² + σY²). Standaardafwijkingen tellen nooit rechtstreeks op. Het totaal van n onafhankelijke items met dezelfde verdeling heeft gemiddelde n·μ en standaardafwijking σ·√n. Standaardiseer daarna zoals gewoonlijk: z = (x − gemiddelde)/σ en lees Φ(z) af.