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→∞ (2x3 − 4x − 1)/(3x3 + x + 9).

f(x) = (2x3 − 4x − 1)/(3x3 + x + 9)x → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
xyx = 0

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
xyx = −2

Gegeven f(x) = ln(3x2 + 5). Bereken f′(−2).

f(x) = ln(3x2 + 5)x = −2
f′(−2) =
4.AfgeleidenMoeilijk
xyx = −1

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
xy01

Bereken I = ∫01 e2x dx.

f(x) = e2x[0, 1]
I =
6.IntegralenMoeilijk
xyy = 2x2​y = x

Bereken de oppervlakte A van het gebied ingesloten door y = 2x2 en y = x.

y = 2x2y = x
A =
7.Complexe getallenGemiddeld
ReIm22−2−244−4−4z₁z₂w

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
ReIm11−1−122−2−2z₀z₁z₂

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
t (min)T (°C)10Ta​194 °C

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
tyK = 2ymax​ = ?

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
A =4−1−135−5−3−22

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
A =1−4−1−5b =−1012

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
xyzab

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
xyzrFOA

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
xp(x)10,220,130,2540,3550,1μ = 3,05

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
n = 6, p = 0,4: P(X = 1) = ?k0123456

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
152025303540455055

Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 44, 58, 34, 12, 16, 47, 36.

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

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
245,25260,25P = ?

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
35455565758595puntenboven 85%

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.

Gemiddelde

μ = 1·0,2 + 2·0,1 + 3·0,25 + 4·0,35 + 5·0,1 = 3,05

Gemiddelde van de kwadraten

E(X²) = 1·0,2 + 4·0,1 + 9·0,25 + 16·0,35 + 25·0,1 = 10,95

Variantie

Var(X) = 10,95 − 3,05² = 1,648

Antwoord

Var(X) = 1,648
16.Kansrekening

Antwoord: P = 0,1866

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.

Gemiddelde

x̄ = 247/7 = 35,29

Gekwadrateerde afwijkingen

Σ(x − x̄)² = 8,714² + 22,71² + (−1,286)² + (−23,29)² + (−19,29)² + 11,71² + 0,7143² = 1645

Standaardafwijking

s = √(1645/6) = 16,56

Antwoord

s = 16,56
18.Beschrijvende statistiek

Antwoord: P = 0,06681

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.

Oppervlak links

Φ(z) = 0,15

z uit de tabel

z ≈ −1,04

Terug naar de oorspronkelijke eenheden

x = 65 − 1,04·10 = 54,6 punten

Antwoord

x = 54,6 punten

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics