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→∞ (2x2 − 2x + 2)/(x2 + 5x + 7).
f(x) = (2x2 − 2x + 2)/(x2 + 5x + 7)x → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
Bereken de limiet L = limx→0 ln(1 + x)/sin(3x), met x in radialen.
f(x) = ln(1 + x)/sin(3x)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
Gegeven f(x) = x·sin(3x), met x in radialen. Bereken f′(2).
f(x) = x·sin(3x)x = 2 rad
f′(2) =
4.AfgeleidenMoeilijk
De raaklijn aan f(x) = 3x2 − x − 4 in x = 2 snijdt de y-as in y = b. Bereken b.
f(x) = 3x2 − x − 4x = 2
b =
5.IntegralenGemiddeld
Bereken I = ∫₁6 x·ln x dx.
∫₁6 x ln x dx
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 = 8∠35° in rechthoekige vorm a + jb en geef het imaginaire deel b.
r = 8θ = 35°
b =
8.Complexe getallenMoeilijk
Bepaal het imaginaire deel van (2 − j)⁴.
z = 2 − jn = 4
Im(z⁴) =
9.DifferentiaalvergelijkingenGemiddeld
Een kop koffie van 93 °C wordt achtergelaten in een kamer van 24 °C. Na 29 min is de temperatuur 29 °C. Het volgt de afkoelingswet van Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Hoe lang na de start, t, duurt het om 26 °C te bereiken?
T0 = 93 °CTa = 24 °CT(29) = 29 °CT = 26 °C
t = min
10.DifferentiaalvergelijkingenMoeilijk
Een systeem voldoet voor t ≥ 0 aan y″ + 2y′ + 5y = 50, startend uit rust: y(0) = 0, y′(0) = 0. Bepaal de piekwaarde ymax van zijn staprespons.
y″ + 2y′ + 5y = 50y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrices & determinantenGemiddeld
Stel C = AB voor de getoonde matrices. Bereken het element c21 (rij 2, kolom 1).
A = [4 6; −6 −2]B = [−6 6; 0 4]
c21 =
12.Matrices & determinantenMoeilijk
Los het stelsel −6x + 6y = −11 en 5x − y = 11 op. Bereken x.
−6x + 6y = −115x − y = 11
x =
13.Vectoren: inwendig en uitwendig productGemiddeld
Bepaal de waarde van k waarvoor de vectoren a = (4, 2, 5) en b = (3, k, 6) loodrecht op elkaar staan.
a = (4, 2, 5)b = (3, k, 6)
k =
14.Vectoren: inwendig en uitwendig productMoeilijk
Bepaal het volume V van het parallellepipedum waarvan de ribben vanuit één hoekpunt a = (−1, −2, 0), b = (0, −5, 3) en c = (0, −5, −2) zijn.
a = (−1, −2, 0)b = (0, −5, 3)c = (0, −5, −2)
V =
15.KansrekeningGemiddeld
Bepaal voor de getoonde verdeling de variantie Var(X) van X.
x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,1, 0,35, 0,35, 0,2
Var(X) =
16.KansrekeningMoeilijk
Een spel kost €10 inzet. Je wint €20 met kans 0,1 en €200 met kans 0,02; anders win je niets. De inzet krijg je niet terug. Bepaal de verwachte nettowinst E(G) per spel.
inzet = €10€20: p = 0,1€200: p = 0,02
E(G) = €
17.Beschrijvende statistiekGemiddeld
Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 53, 37, 33, 53, 31.
n = 5
s =
18.Beschrijvende statistiekMoeilijk
Een grootheid is normaal verdeeld met gemiddelde 50 en standaardafwijking 12. Welk deel P van de waarden ligt onder 65?
μ = 50σ = 12x = 65
P =
19.Normale verdelingGemiddeld
De massa's van passagiers met bagage zijn onafhankelijk en normaal verdeeld met gemiddelde 85 kg en standaardafwijking 12 kg. Bepaal de kans P dat de totale massa van 9 ervan kleiner is dan 711 kg. Rond z af op twee decimalen.
μ = 85 kgσ = 12 kgn = 9< 711 kg
P =
20.Normale verdelingMoeilijk
De lengtes van volwassen mannen zijn normaal verdeeld met gemiddelde 178 cm en standaardafwijking 7 cm. Sleep de grenswaarde zo dat de gearceerde bovenste 20% rechts ervan ligt. Bepaal de grenswaarde x.
μ = 178 cmσ = 7 cm20%
x = cm
3Oplossingen
1.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).
Deel door de hoogste macht
(2 + (−2)/x + 2/x2)/(1 + 5/x + 7/x2)
Laat x → ∞
L = 2/1 = 2
Antwoord
L = 2
Bij gelijke graden is de limiet de verhouding van de hoogstegraadscoëfficiënten.
2.Limieten
Antwoord: L = 0,3333
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)]/[3·cos 3x]
Vul x = 0 in
L = 1/3 = 0,3333
Antwoord
L = 0,3333
3.Afgeleiden
Antwoord: f′(2) = 5,482
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(3x) + 3x·cos(3x)
Invullen
f′(2) = −0,2794 + 6·0,9602 = 5,482
Antwoord
f′(2) = 5,482
4.Afgeleiden
Antwoord: b = −16
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(2) = 6
f′(x) = 6x − 1 → f′(2) = 11
Raaklijn bij x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 6 − 11·2 = −16
Antwoord
b = −16
5.Integralen
Antwoord: I = 23,5
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.
Kies u en dv
u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Primitieve
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Limieten
(18·ln 6 − 9) − (0 − 0,25) = 23,5
Antwoord
I = 23,5
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: b = 4,589
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(35°) = 6,553
b = 8·sin(35°) = 4,589
Rechthoekige vorm
z = 6,553 + j4,589
b = 4,589
Antwoord
b = 4,589
8.Complexe getallen
Antwoord: Im(z⁴) = −24
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.
Machten stap voor stap
z² = (2 − j)(2 − j) = 3 − j4
z³ = (3 − j4)(2 − j) = 2 − j11
z⁴ = (2 − j11)(2 − j) = −7 − j24
Controleer met De Moivre
z = 2,236∠−26,57° → z⁴ = 25∠−106,3°
Im(z⁴) = −24
Antwoord
Im(z⁴) = −24
9.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: t = 39,12 min
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.
Afkoelingsconstante
k = ln(69/5)/29 = 0,09051 min⁻¹
Tijd tot de doeltemperatuur
t = ln(69/2)/0,09051 = 39,12 min
Antwoord
t = 39,12 min
10.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: ymax = 12,08
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 = 10, r = −1 ± 2j
Constanten uit de beginwaarden
y(0) = 10 + A = 0 → A = −10
y′(0) = −1A + 2B = 0 → B = −5
Piek
t = π/2 = 1,571
ymax = 10·(1 + e−1·π/2) = 12,08
Antwoord
ymax = 12,08
11.Matrices & determinanten
Antwoord: c21 = 36
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
c21 = (−6)·(−6) + (−2)·0 = 36
Antwoord
c21 = 36
12.Matrices & determinanten
Antwoord: x = 2,292
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 = (−6)·(−1) − 6·5 = −24
De x-kolom vervangen
det Aₓ = (−11)·(−1) − 6·11 = −55
x = −55/(−24) = 2,292
Antwoord
x = 2,292
y = 0,4583
13.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: k = −21
Inwendig product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, een scalar. Het geeft de hoek tussen twee vectoren, cos θ = a·b/(|a|·|b|), en het is nul als ze loodrecht op elkaar staan. De scalaire projectie van a op b is a·b/|b|, en een constante kracht F die over een verplaatsing d werkt, verricht arbeid W = F·d.
Inwendig product is gelijk aan nul
a·b = 4·3 + 2·k + 5·6 = 0
42 + 2·k = 0
Los op naar k
k = −42/2 = −21
Antwoord
k = −21
14.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: V = 25
Uitwendig product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) staat loodrecht op beide vectoren, en |a × b| = |a|·|b|·sin θ is de oppervlakte van het parallellogram dat ze opspannen (de driehoek is de helft daarvan). De volgorde doet ertoe: b × a = −(a × b). Het moment van een kracht F die op punt A werkt, om punt O is MO = r × F, met r = A − O.
Uitwendig product b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = (−5)·(−2) − 3·(−5) = 25
(b × c)y = bzcx − bxcz = 3·0 − 0·(−2) = 0
(b × c)z = bxcy − bycx = 0·(−5) − (−5)·0 = 0
Inwendig product met a
a·(b × c) = (−1)·25 + (−2)·0 + 0·0 = −25
V = |−25| = 25
Antwoord
V = 25
15.Kansrekening
Antwoord: Var(X) = 82,75
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.
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 = 0,1), 190 (p = 0,02), −10 (p = 0,88)
Verwachtingswaarde
E(G) = 10·0,1 + 190·0,02 − 10·0,88 = −4 €
Antwoord
E(G) = −4 €
Een negatieve waarde betekent dat je gemiddeld geld verliest.
17.Beschrijvende statistiek
Antwoord: s = 10,81
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 = 1,25
Tabel standaardnormale verdeling
Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944
Antwoord
P = 0,8944
19.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,06681
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 totaal
μT = 765 kg, σT = 12·√9 = 36 kg
Standaardiseren
z = (711 − 765)/36 = −1,5
Kansrekening
P = Φ(−1,5) = 0,06681
Antwoord
P = 0,06681
20.Normale verdeling
Antwoord: x = 183,9 cm
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.