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→∞ (2x3 − 4x − 1)/(3x3 + x + 9).
f(x) = (2x3 − 4x − 1)/(3x3 + x + 9)x → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
Bereken de limiet L = limx→0 (1 − cos 3x)/(3x²), met x in radialen.
f(x) = (1 − cos 3x)/(3x²)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
Gegeven f(x) = ln(3x2 + 5). Bereken f′(−2).
f(x) = ln(3x2 + 5)x = −2
f′(−2) =
4.AfgeleidenMoeilijk
De raaklijn aan f(x) = 3x2 + 5x − 3 in x = −1 snijdt de y-as in y = b. Bereken b.
f(x) = 3x2 + 5x − 3x = −1
b =
5.IntegralenGemiddeld
Bereken I = ∫01 e2x dx.
f(x) = e2x[0, 1]
I =
6.IntegralenMoeilijk
Bereken de oppervlakte A van het gebied ingesloten door y = 2x2 en y = x.
y = 2x2y = x
A =
7.Complexe getallenGemiddeld
Gegeven z₁ = 2,5∠30° en z₂ = 0,5∠110°, bepaal het imaginaire deel van w = z₁/z₂.
z₁ = 2,5∠30°z₂ = 0,5∠110°
Im(w) =
8.Complexe getallenMoeilijk
De wortels van zⁿ = w met n = 3 en w = 8∠120° zijn zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, 2. Bepaal het argument van z₁ in graden, tussen −180° en 180°.
w = 8∠120°n = 3k = 1
θ₁ = °
9.DifferentiaalvergelijkingenGemiddeld
Een gesmeed stalen onderdeel van 300 °C koelt af in een werkplaats van 30 °C. Na 10 min is de temperatuur 194 °C. Het volgt de afkoelingswet van Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bereken de constante k in min⁻¹.
T0 = 300 °CTa = 30 °CT(10) = 194 °C
k = min⁻¹
10.DifferentiaalvergelijkingenMoeilijk
Een systeem voldoet voor t ≥ 0 aan y″ + y′ + 16,25y = 32,5, startend uit rust: y(0) = 0, y′(0) = 0. Bepaal de piekwaarde ymax van zijn staprespons.
y″ + y′ + 16,25y = 32,5y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrices & determinantenGemiddeld
Bereken de determinant det A van de getoonde 3×3-matrix A.
A = [4 −1 −1; 3 5 −5; −3 −2 2]
det A =
12.Matrices & determinantenMoeilijk
Los het stelsel x − 4y = −10 en −x − 5y = 12 op. Bereken x.
x − 4y = −10−x − 5y = 12
x =
13.Vectoren: inwendig en uitwendig productGemiddeld
Bepaal de hoek θ tussen de vectoren a = (6, 2, 5) en b = (−2, −5, 4), in graden.
a = (6, 2, 5)b = (−2, −5, 4)
θ = °
14.Vectoren: inwendig en uitwendig productMoeilijk
Een kracht F = (0, 20, 20) N werkt in punt A(−3, 0, 4). Coördinaten zijn in meter. Bepaal de x-component Mx van het moment van de kracht om de oorsprong O(0, 0, 0).
F = (0, 20, 20) NA(−3, 0, 4) mO(0, 0, 0) m
Mx = N·m
15.KansrekeningGemiddeld
Bepaal voor de getoonde verdeling de variantie Var(X) van X.
x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,2, 0,1, 0,25, 0,35, 0,1
Var(X) =
16.KansrekeningMoeilijk
Een toets heeft 6 meerkeuzevragen. Een student die gokt, heeft elke vraag onafhankelijk goed met kans 0,4. Wat is de kans P op precies 1 goede antwoorden?
n = 6p = 0,4k = 1
P =
17.Beschrijvende statistiekGemiddeld
Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 44, 58, 34, 12, 16, 47, 36.
n = 7
s =
18.Beschrijvende statistiekMoeilijk
Een grootheid is normaal verdeeld met gemiddelde 70 en standaardafwijking 10. Welk deel P van de waarden ligt boven 85?
μ = 70σ = 10x = 85
P =
19.Normale verdelingGemiddeld
De gewichten van zakken zijn normaal verdeeld met gemiddelde 250 g en standaardafwijking 5 g. Welk deel ligt tussen 245,25 en 260,25 g? Geef P als decimaal getal.
μ = 250σ = 5x1 = 245,25x2 = 260,25
P =
20.Normale verdelingMoeilijk
De examencijfers zijn normaal verdeeld met gemiddelde 65 punten en standaardafwijking 10 punten. Sleep de grenswaarde zo dat de gearceerde bovenste 85% rechts ervan ligt. Bepaal de grenswaarde x.
μ = 65 puntenσ = 10 punten85%
x = punten
3Oplossingen
1.Limieten
Antwoord: L = 0,6667
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 + (−4)/x2 + (−1)/x3)/(3 + 1/x2 + 9/x3)
Laat x → ∞
L = 2/3 = 0,6667
Antwoord
L = 0,6667
Bij gelijke graden is de limiet de verhouding van de hoogstegraadscoëfficiënten.
2.Limieten
Antwoord: L = 1,5
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
3·sin 3x/(6x) → 0/0
Tweede toepassing
9·cos 3x/6
Vul x = 0 in
L = 9/6 = 1,5
Antwoord
L = 1,5
3.Afgeleiden
Antwoord: f′(−2) = −0,7059
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 voor de logaritme
f′(x) = 6x/(3x2 + 5)
Invullen
f′(−2) = −12/17 = −0,7059
Antwoord
f′(−2) = −0,7059
4.Afgeleiden
Antwoord: b = −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.
Punt en helling
f(−1) = −5
f′(x) = 6x + 5 → f′(−1) = −1
Raaklijn bij x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −5 − (−1)·(−1) = −6
Antwoord
b = −6
5.Integralen
Antwoord: I = 3,195
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 = (e2 − 1)/2 = (7,389 − 1)/2 = 3,195
Antwoord
I = 3,195
6.Integralen
Antwoord: A = 0,04167
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
2x2 = x → x = 0, x = 0,5
Bovenste min onderste integreren
A = [0,5x2 − 0,6667x3]00,5 = 0,04167
Antwoord
A = 0,04167
7.Complexe getallen
Antwoord: Im(w) = −4,924
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 en argument van w
|w| = 2,5 / 0,5 = 5
θ = 30° − 110° = −80°
Rechthoekige vorm
Re(w) = 5·cos(−80°) = 0,8682
Im(w) = 5·sin(−80°) = −4,924
Im(w) = −4,924
Antwoord
Im(w) = −4,924
8.Complexe getallen
Antwoord: θ₁ = 160 °
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
81/3 = 2
Argument van de wortel
θ₁ = (120° + 360°·1)/3 = 160°
Argument
θ₁ = 160°
Antwoord
θ₁ = 160°
De 3 wortels liggen op de cirkel met straal 2, 120° uit elkaar.
9.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: k = 0,04986 min⁻¹
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.
Verhouding van de temperatuurverschillen
e−10k = 164/270
Los op naar k
k = ln(270/164)/10 = 0,04986 min⁻¹
Antwoord
k = 0,04986 min⁻¹
10.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: ymax = 3,35
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 = −0,5 ± 4j
Constanten uit de beginwaarden
y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −0,5A + 4B = 0 → B = −0,25
Piek
t = π/4 = 0,7854
ymax = 2·(1 + e−0,5·π/4) = 3,35
Antwoord
ymax = 3,35
11.Matrices & determinanten
Antwoord: det A = −18
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 = 0, M₁₂ = −9, M₁₃ = 9
Cofactorontwikkeling
det A = 4·0 − (−1)·(−9) + (−1)·9 = −18
Antwoord
det A = −18
12.Matrices & determinanten
Antwoord: x = −10,89
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 = 1·(−5) − (−4)·(−1) = −9
De x-kolom vervangen
det Aₓ = (−10)·(−5) − (−4)·12 = 98
x = 98/(−9) = −10,89
Antwoord
x = −10,89
y = −0,2222
13.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: θ = 92,12 °
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 = 6·(−2) + 2·(−5) + 5·4 = −2
Groottes
|a| = √(6² + 2² + 5²) = 8,062
|b| = √((−2)² + (−5)² + 4²) = 6,708
Hoek
cos θ = −2/(8,062·6,708) = −0,03698
θ = arccos(−0,03698) = 92,12°
Antwoord
θ = 92,12°
14.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: Mx = −80 N·m
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.
Plaatsvector van O naar A
r = A − O = (−3, 0, 4) − (0, 0, 0) = (−3, 0, 4) m
Moment M = r × F
(r × F)x = ryFz − rzFy = 0·20 − 4·20 = −80 N·m
(r × F)y = rzFx − rxFz = 4·0 − (−3)·20 = 60 N·m
(r × F)z = rxFy − ryFx = (−3)·20 − 0·0 = −60 N·m
Gevraagde component
Mx = −80 N·m
Antwoord
Mx = −80 N·m
15.Kansrekening
Antwoord: Var(X) = 1,648
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.
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.
Binomiale formule
P(X = 1) = 6·0,41·0,65 = 6·0,4·0,07776 = 0,1866
Antwoord
P = 0,1866
17.Beschrijvende statistiek
Antwoord: s = 16,56
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 = 1 − 0,9332 = 0,06681
Antwoord
P = 0,06681
19.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,8088
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 = (245,25 − 250)/5 = −0,95
z₂ = (260,25 − 250)/5 = 2,05
Oppervlakte ertussen
P = Φ(2,05) − Φ(−0,95) = 0,9798 − 0,1711 = 0,8088
Antwoord
P = 0,8088
20.Normale verdeling
Antwoord: x = 54,6 punten
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.