Математический анализ 1: шпаргалка-пакет

Листы формул, ключевые шаги методов по каждой теме и тренировочные задачи (8) с полными решениями в конце.

Новые задачи Назад к курсу

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: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
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: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
Основные интегралы: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Площадь между кривыми: ∫_a^b (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 e^x, 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 = lim_x→∞ (√(4x² − 9x) − 2x).

f(x) = √(4x² − 9x) − 2xx → ∞

L =

2.ПределыСложная

Найдите предел L = lim_x→0 (1 − cos 5x)/(3x²), где x в радианах.

f(x) = (1 − cos 5x)/(3x²)x → 0

L =

3.ПроизводныеСредняя

Пусть f(x) = x²·e^0,5x. Найдите f′(1).

f(x) = x²·e^0,5xx = 1

f′(1) =

4.ПроизводныеСложная

Касательная к f(x) = 2x² − 2x − 5 в точке x = 3 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.

f(x) = 2x² − 2x − 5x = 3

b =

5.ОптимизацияСредняя

Прямоугольный участок площадью 600 m² огорожен со всех четырёх сторон. Сторона вдоль улицы длиной x стоит €20 за метр, остальные три стороны — €8 за метр. Найдите минимальную общую стоимость C.

A = 600 m²€20/m€8/m

C = €

6.ОптимизацияСложная

Компания продаёт q единиц в неделю. Цена, по которой их можно продать, p = 190 − 0,1q евро за единицу, а затраты C(q) = 6400 + 110q евро. Найдите максимальную недельную прибыль P.

p = 190 − 0,1qC = 6400 + 110q

P = €

7.ИнтегралыСредняя

Область под y = √(x) от x = 0 до x = 4 вращается вокруг оси x. Найдите объём V полученного тела (параболоида).

y = √(x)0 ≤ x ≤ 4

V =

8.ИнтегралыСложная

Найдите площадь A области между параболой y = 9 − x² и осью x.

y = 9 − x²

A =

3Растворы

1.Пределы

Ответ: L = −2,25

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).

Умножьте на сопряжённое

f(x) = −9x/(√(4x² − 9x) + 2x)

Разделите на x

f(x) = −9/(√(4 + (−9)/x) + 2)

Пусть x → ∞

L = −9/(2 + 2) = −2,25

Ответ

L = −2,25

2.Пределы

Ответ: L = 4,167

Первое применение

5·sin 5x/(6x) → 0/0

Второе применение

25·cos 5x/6

Подставьте x = 0

L = 25/6 = 4,167

Ответ

L = 4,167

3.Производные

Ответ: f′(1) = 4,122

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.

Правило произведения

f′(x) = u′v + uv′ = e^0,5x·(2x + 0,5·x²)

Подставьте

f′(1) = 1,649·(2 + 0,5) = 4,122

Ответ

f′(1) = 4,122

4.Производные

Ответ: b = −23

Точка и наклон

f(3) = 7

f′(x) = 4x − 2 → f′(3) = 10

Касательная при x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 7 − 10·3 = −23

Ответ

b = −23

5.Оптимизация

Ответ: C = 1037 €

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) = 28x + 9600/x

Приравняйте производную к нулю

C″(x) = 19200/x³ > 0, поэтому это минимум.

x = √(9600/28) = 18,52 m

y = 600/18,52 = 32,4 m

Минимальная стоимость

C = 28·18,52 + 9600/18,52 = €1037

Ответ

C = €1037

6.Оптимизация

Ответ: P = 9600 €

Функция прибыли

P(q) = (190 − 0,1q)·q − (6400 + 110q) = −0,1q² + 80q − 6400

Приравняйте производную к нулю

P″(q) = −0,2 < 0, поэтому это максимум.

q = 80/0,2 = 400

Цена и прибыль

p = 190 − 0,1·400 = €150

P = 80·400 − 0,1·400² − 6400 = €9600

Ответ

P = €9600

7.Интегралы

Ответ: V = 25,13

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.

Метод дисков

V = π∫₀⁴ x dx

Интегрируйте

V = π·1·4²/2 = 25,13

Ответ

V = 25,13

8.Интегралы

Ответ: A = 36

Определённые интегралы: ∫ₐᵇ f(x) dx — это площадь со знаком между графиком и осью x от a до b. Найдите первообразную F (F′ = f) и вычислите F(b) − F(a). Степенное правило: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Площадь между двумя кривыми — ∫(верхняя − нижняя) dx.

Нули

9 − x² = 0 → x = ±3

Интегрируйте

A = [9x − x³/3]₋₃³ = 18 − (−18) = 36

Ответ

A = 36

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1