В окне печати выберите «Сохранить как PDF», чтобы сохранить копию на своём устройстве.
1Формулы и методы
Пределы
Прямая подстановка
сначала подставьте x = a; 0/0 означает, что нужно упростить
Разложение на множители и сокращение
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Сопряжённое выражение
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Пределы на бесконечности
разделите на старшую степень x; при равных степенях предел равен отношению старших коэффициентов
Замечательный предел
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Правило Лопиталя
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)
Производные
Производная степени
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Правило произведения
(uv)′ = u′v + uv′
Производная частного
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Цепное правило
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Основные производные
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x
Метод
Определите структуру: сумма, произведение, частное или композиция.
Примените правило степени к каждой степени x.
Где нужно, используйте правила дифференцирования произведения, частного или сложной функции.
Упростите и, если требуется, вычислите значение в точке.
Оптимизация
Метод
запишите Q(x) через одну переменную, решите Q′(x) = 0, проверьте Q″ или концы отрезка
Максимум
Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Минимум
Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Закрытый цилиндр
V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Прибыль
P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC
Интегралы
Производная степени
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Определённый интеграл
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Основные интегралы
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Площадь между кривыми
∫ab (f − g) dx
Метод
Где возможно, представьте подынтегральную функцию суммой простых слагаемых.
Примените правило степени: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), и табличные интегралы для ex, 1/x, sin и cos.
Используйте замену переменной, когда видите функцию вместе с её производной.
Для определённого интеграла вычислите F(b) − F(a).
2Тренировочные задачи
1.ПределыСредняя
Найдите предел L = limx→∞ (6x3 − 4x + 4)/(3x3 + x + 5).
f(x) = (6x3 − 4x + 4)/(3x3 + x + 5)x → ∞
L =
2.ПределыСложная
Найдите предел L = limx→0 (e0,5x − 1 − 0,5x)/x².
f(x) = (e0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0
L =
3.ПроизводныеСредняя
Пусть f(x) = x·sin(2x), x в радианах. Найдите f′(2).
f(x) = x·sin(2x)x = 2 rad
f′(2) =
4.ПроизводныеСложная
Касательная к f(x) = 3x2 − 2x − 5 в точке x = 3 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.
f(x) = 3x2 − 2x − 5x = 3
b =
5.ОптимизацияСредняя
Прямоугольный участок площадью 800 m² огорожен со всех четырёх сторон. Сторона вдоль улицы длиной x стоит €30 за метр, остальные три стороны — €5 за метр. Найдите длину x стороны вдоль улицы, при которой стоимость минимальна.
A = 800 m²€30/m€5/m
x = m
6.ОптимизацияСложная
Компания продаёт q единиц в неделю. Цена, по которой их можно продать, p = 140 − 0,1q евро за единицу, а затраты C(q) = 5400 + 55q евро. Найдите максимальную недельную прибыль P.
p = 140 − 0,1qC = 5400 + 55q
P = €
7.ИнтегралыСредняя
Вычислите I = ∫₀1 x·sin x dx (x в радианах).
∫₀1 x·sin x dx
I =
8.ИнтегралыСложная
Область между прямой y = 3x и параболой y = 3x² вращается вокруг оси x. Найдите объём V полученного тела.
y = 3xy = 3x²
V =
3Растворы
1.Пределы
Ответ: L = 2
Пределы: сначала попробуйте прямую подстановку. Если получается 0/0, сначала упростите: разложите на множители и сократите общий множитель или умножьте на сопряжённое выражение. При x → ∞ разделите числитель и знаменатель на старшую степень x. Правило Лопиталя: если f/g даёт 0/0 или ∞/∞, то lim f/g = lim f′/g′, причём числитель и знаменатель дифференцируются по отдельности (а не по правилу для частного).
Разделите на старшую степень
(6 + (−4)/x2 + 4/x3)/(3 + 1/x2 + 5/x3)
Пусть x → ∞
L = 6/3 = 2
Ответ
L = 2
При равных степенях предел равен отношению старших коэффициентов.
2.Пределы
Ответ: L = 0,125
Пределы: сначала попробуйте прямую подстановку. Если получается 0/0, сначала упростите: разложите на множители и сократите общий множитель или умножьте на сопряжённое выражение. При x → ∞ разделите числитель и знаменатель на старшую степень x. Правило Лопиталя: если f/g даёт 0/0 или ∞/∞, то lim f/g = lim f′/g′, причём числитель и знаменатель дифференцируются по отдельности (а не по правилу для частного).
Первое применение
(0,5·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0
Второе применение
0,25·e0,5x/2
Подставьте x = 0
L = 0,25·1/2 = 0,125
Ответ
L = 0,125
3.Производные
Ответ: f′(2) = −3,371
Дифференцирование: производная f′(x) — это наклон графика в точке x. Степенное правило: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Правило произведения: (uv)′ = u′v + uv′. Цепное правило: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Где f′(x) = 0, у графика горизонтальная касательная: максимум, минимум или седловая точка.
Правила произведения и цепное
f′(x) = sin(2x) + 2x·cos(2x)
Подставьте
f′(2) = −0,7568 + 4·(−0,6536) = −3,371
Ответ
f′(2) = −3,371
4.Производные
Ответ: b = −32
Дифференцирование: производная f′(x) — это наклон графика в точке x. Степенное правило: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Правило произведения: (uv)′ = u′v + uv′. Цепное правило: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Где f′(x) = 0, у графика горизонтальная касательная: максимум, минимум или седловая точка.
Точка и наклон
f(3) = 16
f′(x) = 6x − 2 → f′(3) = 16
Касательная при x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 16 − 16·3 = −32
Ответ
b = −32
5.Оптимизация
Ответ: x = 15,12 m
Оптимизация: запишите оптимизируемую величину как функцию одной переменной, исключив другую с помощью ограничения. Приравняйте производную к нулю и решите уравнение. Проверьте, что критическая точка — максимум или минимум (по второй производной или по смене знака первой) и что она лежит в допустимой области; конец промежутка, например нулевая длина стороны, ответом не является.
Стоимость как функция x
C(x) = 35x + 8000/x
Приравняйте производную к нулю
C″(x) = 16000/x³ > 0, поэтому это минимум.
x = √(8000/35) = 15,12 m
y = 800/15,12 = 52,92 m
Минимальная стоимость
C = 35·15,12 + 8000/15,12 = €1058
Ответ
x = 15,12 m
6.Оптимизация
Ответ: P = 12663 €
Оптимизация: запишите оптимизируемую величину как функцию одной переменной, исключив другую с помощью ограничения. Приравняйте производную к нулю и решите уравнение. Проверьте, что критическая точка — максимум или минимум (по второй производной или по смене знака первой) и что она лежит в допустимой области; конец промежутка, например нулевая длина стороны, ответом не является.
Интегрирование по частям: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, из правила произведения. Выбирайте u как множитель, который упрощается при дифференцировании (степень x или ln x), а dv — как множитель, который можно проинтегрировать (eˣ, sin x, cos x или x, когда u = ln x). Для определённого интеграла вычисляйте u·v на обоих пределах: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Множитель x² требует двух шагов.
Выберите u и dv
u = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x
Первообразная
∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x
Пределы
(−1·cos 1 + sin 1) − (0 + 0) = 0,3012
Ответ
I = 0,3012
8.Интегралы
Ответ: V = 3,77
Объёмы тел вращения: вращение области под y = f(x) от x = a до x = b вокруг оси x даёт тело, сечение которого при x — круг радиуса f(x). Суммирование кругов даёт V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Когда область лежит между внешней кривой R(x) и внутренней кривой r(x), каждый слой — кольцо (шайба): V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Возводите радиусы в квадрат до вычитания.