Matematyka dla inżynierów: zestaw na powtórkę

Wzory, najważniejsze kroki metod dla każdego tematu i 20 zadań do ćwiczenia, z pełnymi rozwiązaniami na końcu.

Nowe zadaniaWróć 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
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
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

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

Całki

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

Metoda

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

Liczby zespolone

Postać algebraiczna
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Moduł i argument
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Postać biegunowa i wykładnicza
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Dzielenie
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Iloczyn i iloraz
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
Wzór de Moivre’a
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Pierwiastki n-tego stopnia
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Trójmian kwadratowy z p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Metoda

  1. Zdecyduj, która postać pasuje do działania: algebraiczna a + jb do dodawania i odejmowania, biegunowa r∠θ do mnożenia, dzielenia, potęg i pierwiastków.
  2. Wymnażaj z j² = −1; dziel, mnożąc licznik i mianownik przez liczbę sprzężoną do mianownika.
  3. Zamieniaj przez r = √(a² + b²) i θ ze szkicu punktu (sprawdź ćwiartkę), a z powrotem przez a = r cos θ, b = r sin θ.
  4. Dla potęg użyj wzoru de Moivre’a, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; dla zⁿ = R∠φ wypisz wszystkie n pierwiastków R1/n∠((φ + 360°k)/n).

Równania różniczkowe

Wzrost/zanik wykładniczy
dy/dt = ky → y = y0ekt
Okres połowicznego rozpadu
k = ln 2 / t½
Prawo stygnięcia Newtona
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Czynnik całkujący
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Zbiornik z mieszaniem
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Macierze i wyznaczniki

wyznacznik 2×2
det = ad − bc
Macierz odwrotna 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Produkt
(AB)ij = Σk AikBkj
Wartości własne
det(A − λI) = 0
Wzory Cramera
xi = det(Ai)/det(A)

Wektory: iloczyn skalarny i wektorowy

Długość
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Wersor
û = a/|a|
Składowe z kąta
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Iloczyn skalarny
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Rzut skalarny a na b
a·b/|b|
Praca
W = F·d
Iloczyn wektorowy
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Pola
równoległobok |a × b|, trójkąt ½|a × b|
Moment względem O
MO = r × F, r = A − O
Objętość równoległościanu
V = |a·(b × c)|

Metoda

  1. Zapisz każdy wektor w składowych; dla siły podanej przez wartość i kąt użyj F·cos θ i F·sin θ.
  2. Do długości i kierunków użyj długości √(x² + y² + z²) i wersora a/|a|.
  3. Iloczyn skalarny stosuj do kątów, rzutów, prostopadłości i pracy: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Iloczyn wektorowy stosuj do wektorów prostopadłych, pól i momentów: starannie zapisz trzy składowe, zachowując kolejność a × b.

Prawdopodobieństwo

Zdarzenie przeciwne
P(not A) = 1 − P(A)
Reguła dodawania
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Zdarzenia niezależne
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Prawdopodobieństwo warunkowe
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Rozkład dwumianowy
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Statystyka opisowa

Średnia
x̄ = Σx/n
Odchylenie standardowe z próby
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
środkowa wartość uporządkowanych danych
Wynik z
z = (x − μ)/σ
Rozkład normalny
68% w zakresie ±1σ, 95% w zakresie ±2σ

Rozkład normalny

Wynik z
z = (x − μ)/σ
Poniżej x
P(X < x) = Φ(z)
Powyżej x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Pomiędzy
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentyl
x = μ + z·σ

Metoda

  1. Zamień wartość na wynik standaryzowany: z = (x − μ)/σ.
  2. Odczytaj Φ(z), pole na lewo od z.
  3. Dla pola na prawo użyj 1 − Φ(z); dla przedziału odejmij dwa pola lewostronne.
  4. Dla percentyla licz wstecz: wyznacz z dla pola, a potem x = μ + z·σ.

2Zadania do ćwiczenia

1.GraniceŚredni
xyy = L

Oblicz granicę L = limx→∞ (√(x2 + 8x) − x).

f(x) = √(x2 + 8x) − xx → ∞
L =
2.GraniceTrudny
xyx = 0

Oblicz granicę L = limx→0 (e0,5x − 1 − 0,5x)/x².

f(x) = (e0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0
L =
3.PochodneŚredni
xyx = 0

Dana jest funkcja f(x) = (−2x + 1)5. Wyznacz f′(0).

f(x) = (−2x + 1)5x = 0
f′(0) =
4.PochodneTrudny
xyx = −2

Styczna do f(x) = 3x2 + 4x + 6 w x = −2 przecina oś y w y = b. Wyznacz b.

f(x) = 3x2 + 4x + 6x = −2
b =
5.CałkiŚredni
xy02

Oblicz I = ∫02 2x·(x² + 1)2 dx.

f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 2]
I =
6.CałkiTrudny
xy2,5y = x²eˣ

Oblicz I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.

∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
7.Liczby zespoloneŚredni
ReIm11−1−122−2−233−3−344−4−455−5−5zABCD

Rysunek przedstawia z = 2 − j2. Przy w = 2∠180° kliknij punkt, który przedstawia z·w.

z = 2 − j2w = 2∠180°
  1. 1A (4 − j4)
  2. 2B (−1 + j)
  3. 3C (−4 + j4)
  4. 4D (−2 + j2)
8.Liczby zespoloneTrudny
ReIm11−1−122−2−2θz

Użyj wzoru de Moivre’a, aby znaleźć część rzeczywistą z³ dla z = 1 − j√3.

z = 1 − j√3n = 3
Re(z³) =
9.Równania różniczkoweŚredni
tyy(0) = 4y(1,5) = ?

Rozwiąż y″ + 7y′ + 12y = 0 z y(0) = 4 i y′(0) = 2. Wyznacz y(1,5).

y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = 4y′(0) = 2
y(1.5) =
10.Równania różniczkoweTrudny
xy12(1, 2)y(2) = ?

Rozwiąż zagadnienie początkowe y′ + y/x = 5x dla x > 0, z y(1) = 2. Wyznacz y(2).

y′ + y/x = 5xy(1) = 2
y(2) =
11.Macierze i wyznacznikiŚredni
A =3563B =340−3

Niech C = AB dla pokazanych macierzy. Wyznacz element c12 (wiersz 1, kolumna 2).

A = [3 5; 6 3]B = [3 4; 0 −3]
c12 =
12.Macierze i wyznacznikiTrudny
A =−6−5−3−2b =010

Rozwiąż układ −6x − 5y = 0 i −3x − 2y = 10. Wyznacz x.

−6x − 5y = 0−3x − 2y = 10
x =
13.Wektory: iloczyn skalarny i wektorowyŚredni
xyzab

Znajdź kąt θ między wektorami a = (1, −4, 2) i b = (−6, −2, −6), w stopniach.

a = (1, −4, 2)b = (−6, −2, −6)
θ = °
14.Wektory: iloczyn skalarny i wektorowyTrudny
xyzab

Dla a = (−4, −1, 5) i b = (−4, 4, 0) znajdź składową z, czyli (a × b)z, iloczynu wektorowego a × b.

a = (−4, −1, 5)b = (−4, 4, 0)
(a × b)z =
15.PrawdopodobieństwoŚredni
n = 10k = 5N = ?

Na ile sposobów N można wybrać komisję 5 osób z grupy 10 osób? Kolejność nie ma znaczenia.

n = 10k = 5
N =
16.PrawdopodobieństwoTrudny
€p(x)−100,68300,3900,02

Gra kosztuje €10. Wygrywasz €40 z prawdopodobieństwem 0,3 i €100 z prawdopodobieństwem 0,02; w pozostałych przypadkach nic nie wygrywasz. Stawka nie jest zwracana. Wyznacz oczekiwany zysk netto E(G) na jedną grę.

stawka = €10€40: p = 0,3€100: p = 0,02
E(G) = €
17.Statystyka opisowaŚredni
152025303540455055

Wyznacz odchylenie standardowe z próby s dla danych: 13, 31, 18, 59, 53, 23, 56.

n = 7
s =
18.Statystyka opisowaTrudny
z −2−1012

Wielkość ma rozkład normalny ze średnią 70 i odchyleniem standardowym 5. Jaka część P wartości leży powyżej 80?

μ = 70σ = 5x = 80
P =
19.Rozkład normalnyŚredni
750 g764,8 gX + Y?

X ma rozkład normalny ze średnią 250 g i odchyleniem standardowym 4 g; zmienna Y jest niezależna i ma rozkład normalny ze średnią 500 g i odchyleniem standardowym 9 g. Wyznacz prawdopodobieństwo P, że X + Y jest większe niż 764,8 g. Zaokrąglij z do dwóch miejsc po przecinku.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 764,8 g
P =
20.Rozkład normalnyTrudny
235240245250255260265ggóra 30%

Rozkład mas worków jest normalny ze średnią 250 g i odchyleniem standardowym 5 g. Przeciągnij wartość graniczną tak, aby zacieniowane górne 30% leżało na prawo od niej. Znajdź wartość graniczną x.

μ = 250 gσ = 5 g30%
x = g

3Roztwory

1.Granice

Odpowiedź: L = 4

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) = 8x/(√(x2 + 8x) + x)

Podziel przez x

f(x) = 8/(√(1 + 8/x) + 1)

Niech x → ∞

L = 8/(1 + 1) = 4

Odpowiedź

L = 4
2.Granice

Odpowiedź: L = 0,125

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).

Pierwsze zastosowanie

(0,5·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0

Drugie zastosowanie

0,25·e0,5x/2

Podstaw x = 0

L = 0,25·1/2 = 0,125

Odpowiedź

L = 0,125
3.Pochodne

Odpowiedź: f′(0) = −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 + 1)4·(−2)

Podstaw

f′(0) = 5·14·(−2) = −10

Odpowiedź

f′(0) = −10
4.Pochodne

Odpowiedź: b = −6

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.

Punkt i nachylenie

f(−2) = 10
f′(x) = 6x + 4 → f′(−2) = −8

Styczna w x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 10 − (−8)·(−2) = −6

Odpowiedź

b = −6
5.Całki

Odpowiedź: I = 41,33

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.

Podstawienie

u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u2 du

Scałkuj i podstaw granice

I = [u3/3]15 = (125 − 1)/3 = 41,33

Odpowiedź

I = 41,33
6.Całki

Odpowiedź: I = 37,59

Całkowanie przez części: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, co wynika z reguły różniczkowania iloczynu. Za u wybierz czynnik, który po zróżniczkowaniu staje się prostszy (potęga x lub ln x), a za dv czynnik, który umiesz scałkować (eˣ, sin x, cos x albo x, gdy u = ln x). Dla całki oznaczonej oblicz u·v na obu granicach: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Czynnik x² wymaga dwóch rund.

Pierwsza runda

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

Druga runda

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

Granice

12,18·(3,25) − 1·2 = 37,59

Odpowiedź

I = 37,59
7.Liczby zespolone

Odpowiedź: C (−4 + j4)

Postać biegunowa: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, gdzie r = |z| i θ = arg z. Powrót do postaci algebraicznej: a = r cos θ, b = r sin θ. Argument wymaga ustalenia ćwiartki: θ = atan(b/a) tylko dla a > 0; dla a < 0 dodaj lub odejmij 180°. W postaci biegunowej mnożenie jest łatwe: pomnóż moduły i dodaj argumenty; przy dzieleniu podziel moduły i odejmij argumenty.

Działanie w

|z·w| = 2·|z|, arg(z·w) = arg z + 180°

Punkt

z·w = −4 + j4 → C

Odpowiedź

C (−4 + j4)
8.Liczby zespolone

Odpowiedź: Re(z³) = −8

Wzór de Moivre’a i pierwiastki: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Równanie zⁿ = R∠φ ma dokładnie n pierwiastków, wszystkie o module R1/n, o argumentach (φ + 360°·k)/n dla k = 0, 1, …, n − 1: leżą równomiernie na okręgu, co 360°/n. Równanie kwadratowe z² + pz + q = 0 z p² < 4q ma pierwiastki zespolone z = −p/2 ± j√(q − p²/4); wielomian o współczynnikach rzeczywistych ma pierwiastki zespolone zawsze w parach sprzężonych a ± jb.

Postać biegunowa

z = 1 − j√3 = 2∠−60°

Wzór de Moivre’a

z³ = (2)³∠−180° = 8∠180°

Postać algebraiczna

z³ = 8·(cos 180° + j sin 180°) = −8
Re(z³) = −8

Odpowiedź

Re(z³) = −8
9.Równania różniczkowe

Odpowiedź: y(1.5) = 0,1653

Liniowe równania drugiego rzędu: dla y″ + b·y′ + c·y = 0 spróbuj y = ert: otrzymasz równanie charakterystyczne r² + b·r + c = 0. Dwa różne pierwiastki rzeczywiste r₁ ≠ r₂ dają y = A·er₁t + B·er₂t (tłumienie nadkrytyczne); pierwiastek podwójny r daje y = (A + Bt)·ert (tłumienie krytyczne); pierwiastki zespolone −α ± jω dają y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (tłumienie podkrytyczne, drgania). Wartości początkowe y(0) i y′(0) wyznaczają A i B. Zapisane jako y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn jest częstością drgań własnych, a ζ współczynnikiem tłumienia: dla ζ < 1 występują drgania. Przy stałym wymuszeniu y″ + by′ + cy = c·K rozwiązaniem jest wartość ustalona K plus odpowiedź swobodna.

Pierwiastki charakterystyczne

(r + 3)(r + 4) = 0 → r = −3, −4

Stałe z wartości początkowych

A + B = 4, −3A − 4B = 2
A = 18, B = −14

Oblicz

y(1,5) = 18·e−4,5 + (−14)·e−6 = 0,1653

Odpowiedź

y(1,5) = 0,1653
10.Równania różniczkowe

Odpowiedź: y(2) = 6,833

Równania różniczkowe pierwszego rzędu: dy/dt = k·y ma rozwiązanie y = y₀·ekt (wzrost dla k > 0, zanik dla k < 0); okres połowicznego rozpadu T daje k = ln 2/T. Prawo stygnięcia Newtona, dT/dt = −k·(T − Tₐ), daje T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Równanie liniowe y′ + p(x)·y = q(x) rozwiązuje się czynnikiem całkującym μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, więc μy = ∫μq dx + C.

Czynnik całkujący

μ = e∫1/x dx = x1

Całkuj

(x1y)′ = 5x2 → x1y = 5x3/3 + C

Warunek początkowy

2 = 5/3 + C → C = 0,3333

Oblicz

y(2) = (5·23/3 + 0,3333)/21 = 6,833

Odpowiedź

y(2) = 6,833
11.Macierze i wyznaczniki

Odpowiedź: c12 = −3

Macierze: wyznacznik macierzy 2×2 to ad − bc. Dla 3×3 rozwiń względem wiersza: każdy element razy wyznacznik macierzy 2×2, która zostaje po skreśleniu jego wiersza i kolumny, ze znakami na przemian + − +. Wartości własne λ spełniają det(A − λI) = 0; dla 2×2 to λ² − (ślad)·λ + det = 0.

Wiersz razy kolumna

c12 = 3·4 + 5·(−3) = −3

Odpowiedź

c12 = −3
12.Macierze i wyznaczniki

Odpowiedź: x = −16,67

Macierze: wyznacznik macierzy 2×2 to ad − bc. Dla 3×3 rozwiń względem wiersza: każdy element razy wyznacznik macierzy 2×2, która zostaje po skreśleniu jego wiersza i kolumny, ze znakami na przemian + − +. Wartości własne λ spełniają det(A − λI) = 0; dla 2×2 to λ² − (ślad)·λ + det = 0.

Wyznacznik macierzy współczynników

det A = (−6)·(−2) − (−5)·(−3) = −3

Zastąp kolumnę x

det Aₓ = 0·(−2) − (−5)·10 = 50
x = 50/(−3) = −16,67

Odpowiedź

x = −16,67
y = 20
13.Wektory: iloczyn skalarny i wektorowy

Odpowiedź: θ = 104,5 °

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.

Iloczyn skalarny

a·b = 1·(−6) + (−4)·(−2) + 2·(−6) = −10

Długości

|a| = √(1² + (−4)² + 2²) = 4,583
|b| = √((−6)² + (−2)² + (−6)²) = 8,718

Kąt

cos θ = −10/(4,583·8,718) = −0,2503
θ = arccos(−0,2503) = 104,5°

Odpowiedź

θ = 104,5°
14.Wektory: iloczyn skalarny i wektorowy

Odpowiedź: (a × b)z = −20

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.

Iloczyn wektorowy, składowa po składowej

(a × b)x = aybz − azby = (−1)·0 − 5·4 = −20
(a × b)y = azbx − axbz = 5·(−4) − (−4)·0 = −20
(a × b)z = axby − aybx = (−4)·4 − (−1)·(−4) = −20

Żądana składowa

(a × b)z = −20

Odpowiedź

(a × b)z = −20

Sprawdzenie: a × b jest prostopadły do obu wektorów, więc jego iloczyn skalarny z a i z b jest równy zero.

15.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: N = 252

Prawdopodobieństwo: przy jednakowo prawdopodobnych wynikach P(A) = sprzyjające/wszystkie. Dla zdarzeń niezależnych mnożymy: P(A i B) = P(A)·P(B). Często pomaga zdarzenie przeciwne: P(co najmniej jedno) = 1 − P(żadne). Rozkład dwumianowy: w n niezależnych próbach z prawdopodobieństwem sukcesu p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Kombinacje

C(10, 5) = (10·9·8·7·6)/(5·4·3·2·1) = 252

Odpowiedź

N = 252
16.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: E(G) = 4 €

Dyskretne zmienne losowe: rozkład prawdopodobieństwa wymienia każdą wartość x, jaką może przyjąć zmienna, wraz z jej prawdopodobieństwem p(x); prawdopodobieństwa mieszczą się między 0 a 1 i sumują się do 1. Wartość oczekiwana (średnia) to E(X) = Σx·p(x), średnia w długim okresie. Wariancja to Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², a odchylenie standardowe σ = √Var(X). Dla zmiany liniowej Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) i σY = |a|·σX; dodanie stałej nie zmienia rozrzutu.

Wyniki netto

G: 30 (p = 0,3), 90 (p = 0,02), −10 (p = 0,68)

Wartość oczekiwana

E(G) = 30·0,3 + 90·0,02 − 10·0,68 = 4 €

Odpowiedź

E(G) = 4 €

Wartość dodatnia oznacza, że średnio wygrywasz pieniądze.

17.Statystyka opisowa

Odpowiedź: s = 19,43

Statystyka opisowa: średnia to suma podzielona przez n; mediana to środkowa wartość uporządkowanych danych (średnia dwóch środkowych, gdy n jest parzyste). Odchylenie standardowe z próby to s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Wynik z = (x − μ)/σ mówi, o ile odchyleń standardowych wartość leży od średniej.

Średnia

x̄ = 253/7 = 36,14

Kwadraty odchyleń

Σ(x − x̄)² = (−23,14)² + (−5,143)² + (−18,14)² + 22,86² + 16,86² + (−13,14)² + 19,86² = 2265

Odchylenie standardowe

s = √(2265/6) = 19,43

Odpowiedź

s = 19,43
18.Statystyka opisowa

Odpowiedź: P = 0,02275

Statystyka opisowa: średnia to suma podzielona przez n; mediana to środkowa wartość uporządkowanych danych (średnia dwóch środkowych, gdy n jest parzyste). Odchylenie standardowe z próby to s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Wynik z = (x − μ)/σ mówi, o ile odchyleń standardowych wartość leży od średniej.

Standaryzuj

z = 2

Tablica rozkładu normalnego

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Odpowiedź

P = 0,02275
19.Rozkład normalny

Odpowiedź: P = 0,06681

Sumy i różnice zmiennych normalnych: jeśli X i Y są niezależne i mają rozkład normalny, to X + Y i X − Y również mają rozkład normalny. Średnie dodają się lub odejmują: E(X ± Y) = μX ± μY. Wariancje zawsze się dodają, także dla różnicy: Var(X ± Y) = σX² + σY², więc σ = √(σX² + σY²). Odchylenia standardowe nigdy nie dodają się bezpośrednio. Suma n niezależnych elementów o tym samym rozkładzie ma średnią n·μ i odchylenie standardowe σ·√n. Potem standaryzuj jak zwykle: z = (x − średnia)/σ i odczytaj Φ(z).

Rozkład sumy

μ = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9,849 g

Standaryzuj

z = (764,8 − 750)/9,849 = 1,5

Górny ogon

P = 1 − Φ(1,5) = 1 − 0,9332 = 0,06681

Odpowiedź

P = 0,06681
20.Rozkład normalny

Odpowiedź: x = 252,6 g

Od pola z powrotem do z: Φ(z) to pole na lewo od z. Dla pola lewego ogona A znajdź w tablicy z, dla którego Φ(z) = A. Pole prawego ogona A oznacza Φ(z) = 1 − A. Pole środkowe A między −z a z zostawia (1 − A)/2 w każdym ogonie, więc Φ(z) = (1 + A)/2. Dla wartości x użyj x = μ + zσ.

Pole po lewej

Φ(z) = 0,7

z z tablicy

z ≈ 0,52

Z powrotem do pierwotnych jednostek

x = 250 + 0,52·5 = 252,6 g

Odpowiedź

x = 252,6 g

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics