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→∞ (√(9x2 + 9x) − 3x).
f(x) = √(9x2 + 9x) − 3xx → ∞
L =
2.ПределыСложная
Найдите предел L = limx→0 (1 − cos 4x)/(4x²), где x в радианах.
f(x) = (1 − cos 4x)/(4x²)x → 0
L =
3.ПроизводныеСредняя
Пусть f(x) = ln(x2 + 1). Найдите f′(−1).
f(x) = ln(x2 + 1)x = −1
f′(−1) =
4.ПроизводныеСложная
Касательная к f(x) = −x2 + x − 2 в точке x = −2 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.
f(x) = −x2 + x − 2x = −2
b =
5.ОптимизацияСредняя
Прямоугольный участок площадью 200 m² огорожен со всех четырёх сторон. Сторона вдоль улицы длиной x стоит €15 за метр, остальные три стороны — €10 за метр. Найдите минимальную общую стоимость C.
A = 200 m²€15/m€10/m
C = €
6.ОптимизацияСложная
Компания продаёт q единиц в неделю. Цена, по которой их можно продать, p = 120 − 0,5q евро за единицу, а затраты C(q) = 500 + 80q евро. Найдите максимальную недельную прибыль P.
p = 120 − 0,5qC = 500 + 80q
P = €
7.ИнтегралыСредняя
Вычислите I = ∫02 2x·(x² + 1)1 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)1[0, 2]
I =
8.ИнтегралыСложная
Вычислите I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.
∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
3Растворы
1.Пределы
Ответ: L = 1,5
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/(√(9x2 + 9x) + 3x)
Разделите на x
f(x) = 9/(√(9 + 9/x) + 3)
Пусть x → ∞
L = 9/(3 + 3) = 1,5
Ответ
L = 1,5
2.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).
Первое применение
4·sin 4x/(8x) → 0/0
Второе применение
16·cos 4x/8
Подставьте x = 0
L = 16/8 = 2
Ответ
L = 2
3.Производные
Ответ: f′(−1) = −1
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.
Цепное правило для логарифма
f′(x) = 2x/(x2 + 1)
Подставьте
f′(−1) = −2/2 = −1
Ответ
f′(−1) = −1
4.Производные
Ответ: b = 2
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(−2) = −8
f′(x) = −2x + 1 → f′(−2) = 5
Касательная при x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −8 − 5·(−2) = 2
Ответ
b = 2
5.Оптимизация
Ответ: C = 632,5 €
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) = 25x + 4000/x
Приравняйте производную к нулю
C″(x) = 8000/x³ > 0, поэтому это минимум.
x = √(4000/25) = 12,65 m
y = 200/12,65 = 15,81 m
Минимальная стоимость
C = 25·12,65 + 4000/12,65 = €632,5
Ответ
C = €632,5
6.Оптимизация
Ответ: P = 300 €
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.
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.
Замена переменной
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u1 du
Проинтегрируйте и подставьте пределы
I = [u2/2]15 = (25 − 1)/2 = 12
Ответ
I = 12
8.Интегралы
Ответ: I = 37,59
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.