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→∞ (3x2 + 5x + 4)/(4x2 + 5x + 2).
f(x) = (3x2 + 5x + 4)/(4x2 + 5x + 2)x → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
Bereken de limiet L = limx→0 (1 − cos 4x)/(3x²), met x in radialen.
f(x) = (1 − cos 4x)/(3x²)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
Gegeven f(x) = x·sin(2x), met x in radialen. Bereken f′(1).
f(x) = x·sin(2x)x = 1 rad
f′(1) =
4.AfgeleidenMoeilijk
Gegeven f(x) = x3 − 9x2 + 24x − 3. Bereken de x-coördinaat x van het lokale maximum.
f(x) = x3 − 9x2 + 24x − 3
x =
5.IntegralenGemiddeld
Bereken I = ∫01 2x·(x² + 1)2 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 1]
I =
6.IntegralenMoeilijk
Bereken I = ∫₀1 x²·eˣ dx.
∫₀1 x²eˣ dx
I =
7.Complexe getallenGemiddeld
Schrijf z = 8∠−40° in rechthoekige vorm a + jb en geef het reële deel a.
r = 8θ = −40°
a =
8.Complexe getallenMoeilijk
De wortels van zⁿ = w met n = 4 en w = 16∠−60° zijn zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, 2, 3. Bepaal het argument van z₁ in graden, tussen −180° en 180°.
w = 16∠−60°n = 4k = 1
θ₁ = °
9.DifferentiaalvergelijkingenGemiddeld
Los y″ + 6y′ + 8y = 0 op met y(0) = 3 en y′(0) = 4. Bepaal y(1,5).
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 3y′(0) = 4
y(1.5) =
10.DifferentiaalvergelijkingenMoeilijk
Los het beginwaardeprobleem y′ + 3y/x = 3x2 op voor x > 0, met y(1) = 1. Bereken y(2).
y′ + 3y/x = 3x2y(1) = 1
y(2) =
11.Matrices & determinantenGemiddeld
Bereken de determinant det A van de getoonde 3×3-matrix A.
A = [5 0 5; −3 −2 −4; −4 2 −2]
det A =
12.Matrices & determinantenMoeilijk
Los het stelsel 4x − 4y = 9 en 3x − 2y = 11 op. Bereken x.
4x − 4y = 93x − 2y = 11
x =
13.Vectoren: inwendig en uitwendig productGemiddeld
Bepaal de waarde van k waarvoor de vectoren a = (2, −2, 1) en b = (6, 4, k) loodrecht op elkaar staan.
a = (2, −2, 1)b = (6, 4, k)
k =
14.Vectoren: inwendig en uitwendig productMoeilijk
De eenheidsvector n̂ staat loodrecht op zowel a = (0, −4, −3) als b = (2, −1, −4) en heeft een positieve z-component. Bepaal zijn x-component n̂x.
a = (0, −4, −3)b = (2, −1, −4)n̂z > 0
n̂x =
15.KansrekeningGemiddeld
Bepaal voor de getoonde verdeling de standaardafwijking σ van X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,35, 0,15, 0,15
σ =
16.KansrekeningMoeilijk
Een toets heeft 8 meerkeuzevragen. Een student die gokt, heeft elke vraag onafhankelijk goed met kans 0,7. Wat is de kans P op precies 3 goede antwoorden?
n = 8p = 0,7k = 3
P =
17.Beschrijvende statistiekGemiddeld
Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 51, 44, 23, 52, 30, 10.
n = 6
s =
18.Beschrijvende statistiekMoeilijk
Een grootheid is normaal verdeeld met gemiddelde 100 en standaardafwijking 12. Welk deel P van de waarden ligt onder 118?
μ = 100σ = 12x = 118
P =
19.Normale verdelingGemiddeld
Sleep z zo dat het gearceerde oppervlak onder de standaardnormale kromme, rechts van z, 0,9441 is. Bepaal z op twee decimalen.
A = 0,9441
z =
20.Normale verdelingMoeilijk
Gatdiameters D zijn normaal verdeeld met gemiddelde 25,02 mm en standaardafwijking 0,015 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 = 0,015 mmas: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
3Oplossingen
1.Limieten
Antwoord: L = 0,75
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
(3 + 5/x + 4/x2)/(4 + 5/x + 2/x2)
Laat x → ∞
L = 3/4 = 0,75
Antwoord
L = 0,75
Bij gelijke graden is de limiet de verhouding van de hoogstegraadscoëfficiënten.
2.Limieten
Antwoord: L = 2,667
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
4·sin 4x/(6x) → 0/0
Tweede toepassing
16·cos 4x/6
Vul x = 0 in
L = 16/6 = 2,667
Antwoord
L = 2,667
3.Afgeleiden
Antwoord: f′(1) = 0,077
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.
Product- en kettingregel
f′(x) = sin(2x) + 2x·cos(2x)
Invullen
f′(1) = 0,9093 + 2·(−0,4161) = 0,077
Antwoord
f′(1) = 0,077
4.Afgeleiden
Antwoord: x = 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.
Afgeleide
f′(x) = 3x2 − 18x + 24 = 3·(x2 − 6x + 8)
f′(x) = 0 oplossen
x = 2 of x = 4
Welke is welke
f″(x) = 6x − 18: negatief in een maximum, positief in een minimum.
f″(2) = −6, f″(4) = 6
x = 2
Antwoord
x = 2
5.Integralen
Antwoord: I = 2,333
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.
Substitutie
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u2 du
Integreren en invullen
I = [u3/3]12 = (8 − 1)/3 = 2,333
Antwoord
I = 2,333
6.Integralen
Antwoord: I = 0,7183
Partiële integratie: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, afgeleid uit de productregel. Kies voor u de factor die eenvoudiger wordt als je hem differentieert (een macht van x, of ln x), en voor dv de factor die je kunt integreren (eˣ, sin x, cos x, of x als u = ln x). Bereken bij een bepaalde integraal u·v op beide grenzen: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Een factor x² vraagt om twee rondes.
Eerste ronde
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Tweede ronde
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Limieten
2,718·(1) − 1·2 = 0,7183
Antwoord
I = 0,7183
7.Complexe getallen
Antwoord: a = 6,128
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.
Componenten
a = 8·cos(−40°) = 6,128
b = 8·sin(−40°) = −5,142
Rechthoekige vorm
z = 6,128 − j5,142
a = 6,128
Antwoord
a = 6,128
8.Complexe getallen
Antwoord: θ₁ = 75 °
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.
Modulus van de wortels
161/4 = 2
Argument van de wortel
θ₁ = (−60° + 360°·1)/4 = 75°
Argument
θ₁ = 75°
Antwoord
θ₁ = 75°
De 4 wortels liggen op de cirkel met straal 2, 90° uit elkaar.
9.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: y(1.5) = 0,3859
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.
Karakteristieke wortels
(r + 2)(r + 4) = 0 → r = −2, −4
Constanten uit de beginwaarden
A + B = 3, −2A − 4B = 4
A = 8, B = −5
Bereken
y(1,5) = 8·e−3 + (−5)·e−6 = 0,3859
Antwoord
y(1,5) = 0,3859
10.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: y(2) = 4,063
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.
Integrerende factor
μ = e∫3/x dx = x3
Integreren
(x3y)′ = 3x5 → x3y = 3x6/6 + C
Beginvoorwaarde
1 = 3/6 + C → C = 0,5
Bereken
y(2) = (3·26/6 + 0,5)/23 = 4,063
Antwoord
y(2) = 4,063
11.Matrices & determinanten
Antwoord: det A = −10
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.
2×2-minoren van de eerste rij
M₁₁ = 12, M₁₂ = −10, M₁₃ = −14
Cofactorontwikkeling
det A = 5·12 − 0·(−10) + 5·(−14) = −10
Antwoord
det A = −10
12.Matrices & determinanten
Antwoord: x = 6,5
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 = 4·(−2) − (−4)·3 = 4
De x-kolom vervangen
det Aₓ = 9·(−2) − (−4)·11 = 26
x = 26/4 = 6,5
Antwoord
x = 6,5
y = 4,25
13.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: k = −4
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 is gelijk aan nul
a·b = 2·6 + (−2)·4 + 1·k = 0
4 + 1·k = 0
Los op naar k
k = −4/1 = −4
Antwoord
k = −4
14.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: n̂x = 0,7926
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 = 1·0,35 + 2·0,35 + 3·0,15 + 4·0,15 = 2,1
Gemiddelde van de kwadraten
E(X²) = 1·0,35 + 4·0,35 + 9·0,15 + 16·0,15 = 5,5
Variantie
Var(X) = 5,5 − 2,1² = 1,09
σ = √1,09 = 1,044
Antwoord
σ = 1,044
16.Kansrekening
Antwoord: P = 0,04668
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 = 1,5
Tabel standaardnormale verdeling
Φ(1,5) = 0,9332
P = 0,9332
Antwoord
P = 0,9332
19.Normale verdeling
Antwoord: z = −1,59
Van een oppervlak terug naar z: Φ(z) is het oppervlak links van z. Zoek voor een linkerstaartoppervlak A de z met Φ(z) = A in de tabel. Een rechterstaartoppervlak A betekent Φ(z) = 1 − A. Een centraal oppervlak A tussen −z en z laat (1 − A)/2 in elke staart over, dus Φ(z) = (1 + A)/2. Gebruik voor een waarde x de formule x = μ + zσ.
Oppervlak links van z
Φ(z) = 1 − 0,9441 = 0,0559
Lees de z-tabel achterstevoren
Zoek 0,0559 in de tabel en lees z af.
z = −1,59
Antwoord
z = −1,59
20.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,7881
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.