Analiza matematyczna 1: zestaw na powtórkę

Wzory, najważniejsze kroki metod dla każdego tematu i 8 zadań do ćwiczenia, z pełnymi rozwiązaniami na końcu.

Nowe zadania Wróć do przedmiotu

W oknie drukowania wybierz „Zapisz jako PDF”, aby zachować kopię na swoim urządzeniu.

1Wzory i metody

Granice

Bezpośrednie podstawienie: najpierw spróbuj x = a; 0/0 oznacza, że trzeba uprościć
Rozłóż na czynniki i skróć: xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Sprzężenie: (√x − √a)(√x + √a) = x − a
Granice w nieskończoności: podziel przez najwyższą potęgę x; przy równych stopniach wynikiem jest iloraz współczynników przy najwyższych potęgach
Granica specjalna: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
Reguła de l'Hospitala: lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Pochodne

Pochodna potęgi: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Reguła iloczynu: (uv)′ = u′v + uv′
Pochodna ilorazu: (u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Reguła łańcuchowa: f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Podstawowe pochodne: (eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Metoda

Rozpoznaj strukturę: suma, iloczyn, iloraz czy złożenie.
Zastosuj wzór na pochodną potęgi do każdej potęgi x.
W razie potrzeby użyj reguły iloczynu, ilorazu lub łańcuchowej.
Uprość i, jeśli trzeba, oblicz wartość w punkcie.

Optymalizacja

Metoda: zapisz Q(x) jako funkcję jednej zmiennej, rozwiąż Q′(x) = 0, sprawdź Q″ lub krańce przedziału
Maksimum: Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Minimum: Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Zamknięty walec: V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Zysk: P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

Całki

Pochodna potęgi: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Całka oznaczona: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
Podstawowe całki: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Pole między krzywymi: ∫_a^b (f − g) dx

Metoda

Tam, gdzie to możliwe, zapisz funkcję podcałkową jako sumę prostych wyrazów.
Zastosuj wzór na całkę potęgi: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) oraz całki podstawowe dla e^x, 1/x, sin i cos.
Użyj podstawienia, gdy widzisz razem funkcję i jej pochodną.
Dla całki oznaczonej oblicz F(b) − F(a).

2Zadania do ćwiczenia

1.GraniceŚredni

Oblicz granicę L = lim_x→∞ (√(4x² + 5x) − 2x).

f(x) = √(4x² + 5x) − 2xx → ∞

L =

2.GraniceTrudny

Oblicz granicę L = lim_x→0 (1 − cos 5x)/(x²), z x w radianach.

f(x) = (1 − cos 5x)/(x²)x → 0

L =

3.PochodneŚredni

Dana jest funkcja f(x) = (−2x − 3)⁵. Wyznacz f′(−1).

f(x) = (−2x − 3)⁵x = −1

f′(−1) =

4.PochodneTrudny

Styczna do f(x) = 3x² − 3x − 6 w x = −2 przecina oś y w y = b. Wyznacz b.

f(x) = 3x² − 3x − 6x = −2

b =

5.OptymalizacjaŚredni

Prostokątna działka o powierzchni 450 m² jest ogrodzona ze wszystkich czterech stron. Bok od ulicy o długości x kosztuje €40 za metr; pozostałe trzy boki kosztują €12 za metr. Wyznacz minimalny koszt całkowity C.

A = 450 m²€40/m€12/m

C = €

6.OptymalizacjaTrudny

Teatr sprzedaje 725 biletów na przedstawienie po €15 za sztukę. Badanie rynku pokazuje, że każdy wzrost ceny biletu o €1 oznacza 25 sprzedanych biletów mniej (a każda obniżka o €1 – 25 więcej). Wyznacz maksymalny przychód R z jednego przedstawienia.

725 × €1525 / €1

R = €

7.CałkiŚredni

Oblicz I = ∫₀³ e^2x dx.

f(x) = e^2x[0, 3]

I =

8.CałkiTrudny

Wyznacz pole A obszaru ograniczonego przez y = 2x² i y = 2x.

y = 2x²y = 2x

A =

3Roztwory

1.Granice

Odpowiedź: L = 1,25

Granice: najpierw spróbuj bezpośredniego podstawienia. Jeśli daje 0/0, najpierw uprość: rozłóż na czynniki i skróć wspólny czynnik albo pomnóż przez sprzężenie. Przy x → ∞ podziel licznik i mianownik przez najwyższą potęgę x. Reguła de l'Hospitala: jeśli f/g daje 0/0 lub ∞/∞, to lim f/g = lim f′/g′, przy czym licznik i mianownik różniczkuje się osobno (nie regułą ilorazu).

Pomnóż przez sprzężenie

f(x) = 5x/(√(4x² + 5x) + 2x)

Podziel przez x

f(x) = 5/(√(4 + 5/x) + 2)

Niech x → ∞

L = 5/(2 + 2) = 1,25

Odpowiedź

L = 1,25

2.Granice

Odpowiedź: L = 12,5

Pierwsze zastosowanie

5·sin 5x/(2x) → 0/0

Drugie zastosowanie

25·cos 5x/2

Podstaw x = 0

L = 25/2 = 12,5

Odpowiedź

L = 12,5

3.Pochodne

Odpowiedź: f′(−1) = −10

Różniczkowanie: pochodna f′(x) to nachylenie wykresu w punkcie x. Reguła potęgowa: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Reguła iloczynu: (uv)′ = u′v + uv′. Reguła łańcuchowa: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Gdzie f′(x) = 0, wykres ma poziomą styczną: maksimum, minimum albo punkt siodłowy.

Reguła łańcuchowa

f′(x) = 5·(−2x − 3)⁴·(−2)

Podstaw

f′(−1) = 5·(−1)⁴·(−2) = −10

Odpowiedź

f′(−1) = −10

4.Pochodne

Odpowiedź: b = −18

Punkt i nachylenie

f(−2) = 12

f′(x) = 6x − 3 → f′(−2) = −15

Styczna w x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 12 − (−15)·(−2) = −18

Odpowiedź

b = −18

5.Optymalizacja

Odpowiedź: C = 1499 €

Optymalizacja: zapisz optymalizowaną wielkość jako funkcję jednej zmiennej, używając warunku ograniczającego do wyeliminowania drugiej. Przyrównaj pochodną do zera i rozwiąż. Sprawdź, czy punkt krytyczny jest maksimum lub minimum (druga pochodna lub zmiana znaku pierwszej pochodnej) i czy leży w dopuszczalnym przedziale; kraniec przedziału, taki jak zerowa długość boku, nie jest odpowiedzią.

Koszt jako funkcja x

C(x) = 52x + 10800/x

Przyrównaj pochodną do zera

C″(x) = 21600/x³ > 0, więc jest to minimum.

x = √(10800/52) = 14,41 m

y = 450/14,41 = 31,22 m

Koszt minimalny

C = 52·14,41 + 10800/14,41 = €1499

Odpowiedź

C = €1499

6.Optymalizacja

Odpowiedź: R = 12100 €

Przychód jako funkcja ceny

n(p) = 1100 − 25p

R(p) = 1100p − 25p²

Przyrównaj pochodną do zera

R″(p) = −50 < 0, więc jest to maksimum.

p = 1100/50 = €22

Maksymalny przychód

n = 1100 − 25·22 = 550

R = 22·550 = €12100

Odpowiedź

R = €12100

7.Całki

Odpowiedź: I = 201,2

Całki oznaczone: ∫ₐᵇ f(x) dx to pole ze znakiem między wykresem a osią x od a do b. Znajdź funkcję pierwotną F (F′ = f) i oblicz F(b) − F(a). Reguła potęgowa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Pole między dwiema krzywymi to ∫(górna − dolna) dx.

Funkcja pierwotna

F(x) = e^2x/2

Podstaw granice

I = (e⁶ − 1)/2 = (403,4 − 1)/2 = 201,2

Odpowiedź

I = 201,2

8.Całki

Odpowiedź: A = 0,3333

Punkty przecięcia

2x² = 2x → x = 0, x = 1

Całkuj górną minus dolną

A = [x² − 0,6667x³]₀¹ = 0,3333

Odpowiedź

A = 0,3333

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1