Wiskunde voor ingenieurs: samenvattingspakket

Formuleoverzichten, de belangrijkste methodestappen voor elk onderwerp en 20 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.

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).

Complexe getallen

Rechthoekige vorm
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Modulus en argument
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Poolvorm en exponentiële vorm
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Deling
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Product en quotiënt
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
n-de machtswortels
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Kwadratische vergelijking met p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Methode

  1. Bepaal welke vorm bij de bewerking past: rechthoekig a + jb voor optellen en aftrekken, pool r∠θ voor vermenigvuldigen, delen, machten en wortels.
  2. Werk uit met j² = −1; deel door teller en noemer te vermenigvuldigen met de geconjugeerde van de noemer.
  3. 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.
  4. 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

  1. Schrijf elke vector in componenten; voor een kracht gegeven door een grootte en een hoek gebruik je F·cos θ en F·sin θ.
  2. Gebruik voor lengtes en richtingen de grootte √(x² + y² + z²) en de eenheidsvector a/|a|.
  3. Gebruik het inwendig product voor hoeken, projecties, loodrechte stand en arbeid: a·b = |a||b|cos θ.
  4. 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

  1. Reken de waarde om naar een z-score: z = (x − μ)/σ.
  2. Zoek Φ(z) op, het oppervlak links van z.
  3. Gebruik voor het oppervlak rechts 1 − Φ(z); trek voor een interval de twee linkeroppervlakken van elkaar af.
  4. Werk voor een percentiel terug: zoek z bij het oppervlak, dan x = μ + z·σ.

2Oefenopgaven

1.LimietenGemiddeld
xyy = L

Bereken de limiet L = limx→∞ (1 − 2/x)3x. Geef een decimale waarde.

f(x) = (1 − 2/x)3xx → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
xyx = 0

Bereken de limiet L = limx→0 ln(1 + x)/sin(5x), met x in radialen.

f(x) = ln(1 + x)/sin(5x)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
xyx = 1

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
xy

Gegeven f(x) = x3 − 12x2 + 36x + 5. Bereken de x-coördinaat x van het lokale minimum.

f(x) = x3 − 12x2 + 36x + 5
x =
5.IntegralenGemiddeld
xy03

Bereken I = ∫03 ex dx.

f(x) = ex[0, 3]
I =
6.IntegralenMoeilijk
xy4y = 2xy = 0,5x²

Het gebied tussen de lijn y = 2x en de parabool y = 0,5x² wordt om de x-as gewenteld. Bepaal het volume V van het lichaam.

y = 2xy = 0,5x²
V =
7.Complexe getallenGemiddeld
ReIm22−2−244−4−466−6−6θz

Schrijf z = −6 − j2 in exponentiële vorm r·ejθ. Geef θ in radialen, tussen −π en π.

z = −6 − j2
θ = rad
8.Complexe getallenMoeilijk
ReIm11−1−122−2−2z₁z₂

De vergelijking z² + 4z + 10,25 = 0 heeft twee complexe wortels. Bepaal hun modulus |z|.

p = 4q = 10,25
|z| =
9.DifferentiaalvergelijkingenGemiddeld
tyy(0) = 4y(0,5) = ?

Los y″ + 8y′ + 15y = 0 op met y(0) = 4 en y′(0) = 2. Bepaal y(0,5).

y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = 4y′(0) = 2
y(0.5) =
10.DifferentiaalvergelijkingenMoeilijk
tyK = 2y(1) = ?

Een systeem voldoet voor t ≥ 0 aan y″ + 2y′ + 5y = 10, startend uit rust: y(0) = 0, y′(0) = 0. Bepaal y(1); hoeken in radialen.

y″ + 2y′ + 5y = 10y(0) = 0y′(0) = 0
y(1) =
11.Matrices & determinantenGemiddeld
A =−306−3B =62−25

Stel C = AB voor de getoonde matrices. Bereken het element c12 (rij 1, kolom 2).

A = [−3 0; 6 −3]B = [6 2; −2 5]
c12 =
12.Matrices & determinantenMoeilijk
A =5−35−3

Bereken de grootste eigenwaarde λ van de getoonde matrix A.

A = [5 −3; 5 −3]
λ =
13.Vectoren: inwendig en uitwendig productGemiddeld
xyzab

Bepaal de scalaire projectie compb a van a = (4, 0, 7) op b = (−2, 6, 2), dat wil zeggen de component van a in de richting van b.

a = (4, 0, 7)b = (−2, 6, 2)
compb a =
14.Vectoren: inwendig en uitwendig productMoeilijk
xyzABC

Bepaal de oppervlakte A van de driehoek met hoekpunten A(−2, −3, −4), B(4, −1, 3) en C(0, −3, 1). Coördinaten zijn in meter.

A(−2, −3, −4)B(4, −1, 3)C(0, −3, 1)
A = m²
15.KansrekeningGemiddeld
xp(x)00,220,340,3560,15μ = 2,9

Bepaal voor de getoonde verdeling de standaardafwijking σ van X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,2, 0,3, 0,35, 0,15
σ =
16.KansrekeningMoeilijk
€p(x)−50,7100,252450,05

Een spel kost €5 inzet. Je wint €15 met kans 0,25 en €250 met kans 0,05; anders win je niets. De inzet krijg je niet terug. Bepaal de verwachte nettowinst E(G) per spel.

inzet = €5€15: p = 0,25€250: p = 0,05
E(G) = €
17.Beschrijvende statistiekGemiddeld
253035404550

Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 52, 26, 24, 51, 41, 28, 39.

n = 7
s =
18.Beschrijvende statistiekMoeilijk
z −2−1012

Tentamencijfers zijn normaal verdeeld met gemiddelde 500 en standaardafwijking 100. Bereken de z-score z van een score van 400.

μ = 500σ = 100x = 400
z =
19.Normale verdelingGemiddeld
480548P = ?

De levensduren van batterijen zijn normaal verdeeld met gemiddelde 500 h en standaardafwijking 40 h. Welk deel ligt tussen 480 en 548 h? Geef P als decimaal getal.

μ = 500σ = 40x1 = 480x2 = 548
P =
20.Normale verdelingMoeilijk
10 g0X − Y?

De massa X van een product van lijn 1 en Y van lijn 2 zijn onafhankelijk en normaal verdeeld: X heeft gemiddelde 500 g en standaardafwijking 8 g, Y heeft gemiddelde 490 g en standaardafwijking 6 g. Bepaal de kans P dat X groter is dan Y. Rond z af op twee decimalen.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =

3Oplossingen

1.Limieten

Antwoord: L = 0,002479

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→∞ 3·x·ln(1 − 2/x)

Bereken

ln(1 + u)/u → 1 als u → 0, dus x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 3·(−2) = −6

Maak de logaritme ongedaan

L = e−6 = 0,002479

Antwoord

L = 0,002479
2.Limieten

Antwoord: L = 0,2

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 [1/(1 + x)]/[5·cos 5x]

Vul x = 0 in

L = 1/5 = 0,2

Antwoord

L = 0,2
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 = 6

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 − 24x + 36 = 3·(x2 − 8x + 12)

f′(x) = 0 oplossen

x = 2 of x = 6

Welke is welke

f″(x) = 6x − 24: negatief in een maximum, positief in een minimum.

f″(2) = −12, f″(6) = 12
x = 6

Antwoord

x = 6
5.Integralen

Antwoord: I = 19,09

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) = ex/1

Grenzen invullen

I = (e3 − 1)/1 = (20,09 − 1)/1 = 19,09

Antwoord

I = 19,09
6.Integralen

Antwoord: V = 107,2

Omwentelingslichamen: als je het gebied onder y = f(x) van x = a tot x = b om de x-as wentelt, ontstaat een lichaam waarvan de doorsnede bij x een schijf met straal f(x) is. Het optellen van de schijven geeft V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Ligt het gebied tussen een buitenste kromme R(x) en een binnenste kromme r(x), dan is elke plak een ring: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kwadrateer de stralen voordat je ze van elkaar aftrekt.

Snijpunten

2x = 0,5x² → x = 0, x = 4

Ringmethode

V = π∫₀4 ((2x)² − (0,5x²)²) dx

Integreren

V = π(4·4³/3 − 0,25·4⁵/5) = π·34,13 = 107,2

Antwoord

V = 107,2
7.Complexe getallen

Antwoord: θ = −2,82 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 = √(36 + 4) = 6,325

Argument in radialen

θ = −161,6° = −161,6·π/180 = −2,82 rad

Exponentiële vorm

z = 6,325·e−j2,82

Antwoord

θ = −2,82 rad
8.Complexe getallen

Antwoord: |z| = 3,202

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.

Discriminant

p² − 4q = 16 − 41 = −25 < 0

Abc-formule

z = (−4 ± j√25)/2 = −2 + j2,5, −2 − j2,5

Antwoord

|z| = √((−2)² + 2,5²) = √10,25 = 3,202

Antwoord

|z| = 3,202
9.Differentiaalvergelijkingen

Antwoord: y(0.5) = 1,88

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 + 3)(r + 5) = 0 → r = −3, −5

Constanten uit de beginwaarden

A + B = 4, −3A − 5B = 2
A = 11, B = −7

Bereken

y(0,5) = 11·e−1,5 + (−7)·e−2,5 = 1,88

Antwoord

y(0,5) = 1,88
10.Differentiaalvergelijkingen

Antwoord: y(1) = 1,972

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.

Stationaire waarde en wortels

yss = 2, r = −1 ± 2j

Constanten uit de beginwaarden

y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −1A + 2B = 0 → B = −1

Bereken

y(1) = 2·(1 − e−1(cos 2 + 0,5·sin 2)) = 1,972

Antwoord

y(1) = 1,972
11.Matrices & determinanten

Antwoord: c12 = −6

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 = (−3)·2 + 0·5 = −6

Antwoord

c12 = −6
12.Matrices & determinanten

Antwoord: λ = 2

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.

Karakteristieke vergelijking

λ² − (2)λ + (0) = 0

Oplossen

λ = (2 ± √(4))/2 → λ = 0, 2
λ = 2

Antwoord

λ = 2
13.Vectoren: inwendig en uitwendig product

Antwoord: compb a = 0,9045

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 = 4·(−2) + 0·6 + 7·2 = 6

Lengte van b

|b| = √((−2)² + 6² + 2²) = 6,633

Scalaire projectie

compb a = a·b/|b| = 6/6,633 = 0,9045

Antwoord

compb a = 0,9045
14.Vectoren: inwendig en uitwendig product

Antwoord: A = 9,644 m²

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.

Zijdevectoren

AB = B − A = (6, 2, 7)
AC = C − A = (2, 0, 5)

Uitwendig product

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = 2·5 − 7·0 = 10
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = 7·2 − 6·5 = −16
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = 6·0 − 2·2 = −4
|AB × AC| = √(10² + (−16)² + (−4)²) = 19,29

Oppervlakte van de driehoek

A = ½·19,29 = 9,644 m²

Antwoord

A = 9,644 m²
15.Kansrekening

Antwoord: σ = 1,947

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 = 0·0,2 + 2·0,3 + 4·0,35 + 6·0,15 = 2,9

Gemiddelde van de kwadraten

E(X²) = 0·0,2 + 4·0,3 + 16·0,35 + 36·0,15 = 12,2

Variantie

Var(X) = 12,2 − 2,9² = 3,79
σ = √3,79 = 1,947

Antwoord

σ = 1,947
16.Kansrekening

Antwoord: E(G) = 11,25 €

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.

Netto-uitkomsten

G: 10 (p = 0,25), 245 (p = 0,05), −5 (p = 0,7)

Verwachtingswaarde

E(G) = 10·0,25 + 245·0,05 − 5·0,7 = 11,25 €

Antwoord

E(G) = 11,25 €

Een positieve waarde betekent dat je gemiddeld geld wint.

17.Beschrijvende statistiek

Antwoord: s = 11,63

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.

Gemiddelde

x̄ = 261/7 = 37,29

Gekwadrateerde afwijkingen

Σ(x − x̄)² = 14,71² + (−11,29)² + (−13,29)² + 13,71² + 3,714² + (−9,286)² + 1,714² = 811,4

Standaardafwijking

s = √(811,4/6) = 11,63

Antwoord

s = 11,63
18.Beschrijvende statistiek

Antwoord: z = −1

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 = (400 − 500)/100 = −1

Antwoord

z = −1
19.Normale verdeling

Antwoord: P = 0,5764

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 = (480 − 500)/40 = −0,5
z₂ = (548 − 500)/40 = 1,2

Oppervlakte ertussen

P = Φ(1,2) − Φ(−0,5) = 0,8849 − 0,3085 = 0,5764

Antwoord

P = 0,5764
20.Normale verdeling

Antwoord: P = 0,8413

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.

Verdeling van het verschil

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Standaardiseren

z = (0 − 10)/10 = −1

Kansrekening

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Antwoord

P = 0,8413

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics