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 + 8x) − 2x).

f(x) = √(4x² + 8x) − 2xx → ∞

L =

2.ПределыСложная

Найдите предел L = lim_x→0 (1 − cos 3x)/(4x²), где x в радианах.

f(x) = (1 − cos 3x)/(4x²)x → 0

L =

3.ПроизводныеСредняя

Пусть f(x) = x²·e^2x. Найдите f′(0,5).

f(x) = x²·e^2xx = 0,5

f′(0.5) =

4.ПроизводныеСложная

Касательная к f(x) = x² − 2x + 5 в точке x = 1 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.

f(x) = x² − 2x + 5x = 1

b =

5.ОптимизацияСредняя

Прямоугольный участок площадью 800 m² огорожен со всех четырёх сторон. Сторона вдоль улицы длиной x стоит €40 за метр, остальные три стороны — €10 за метр. Найдите минимальную общую стоимость C.

A = 800 m²€40/m€10/m

C = €

6.ОптимизацияСложная

Театр продаёт 1050 билетов на спектакль по €12 за билет. Маркетинговое исследование показывает, что каждое повышение цены на €1 означает на 25 проданных билетов меньше (а каждое снижение на €1 — на 25 больше). Найдите максимальную выручку R за спектакль.

1050 × €1225 / €1

R = €

7.ИнтегралыСредняя

Вычислите I = ∫₂⁸ 4/x dx.

f(x) = 4/x[2, 8]

I =

8.ИнтегралыСложная

Найдите площадь A области, ограниченной y = 2x² и y = 4x.

y = 2x²y = 4x

A =

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).

Умножьте на сопряжённое

f(x) = 8x/(√(4x² + 8x) + 2x)

Разделите на x

f(x) = 8/(√(4 + 8/x) + 2)

Пусть x → ∞

L = 8/(2 + 2) = 2

Ответ

L = 2

2.Пределы

Ответ: L = 1,125

Первое применение

3·sin 3x/(8x) → 0/0

Второе применение

9·cos 3x/8

Подставьте x = 0

L = 9/8 = 1,125

Ответ

L = 1,125

3.Производные

Ответ: f′(0.5) = 4,077

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^2x·(2x + 2·x²)

Подставьте

f′(0,5) = 2,718·(1 + 0,5) = 4,077

Ответ

f′(0,5) = 4,077

4.Производные

Ответ: b = 4

Точка и наклон

f(1) = 4

f′(x) = 2x − 2 → f′(1) = 0

Касательная при x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 4 − 0·1 = 4

Ответ

b = 4

5.Оптимизация

Ответ: C = 1789 €

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) = 50x + 16000/x

Приравняйте производную к нулю

C″(x) = 32000/x³ > 0, поэтому это минимум.

x = √(16000/50) = 17,89 m

y = 800/17,89 = 44,72 m

Минимальная стоимость

C = 50·17,89 + 16000/17,89 = €1789

Ответ

C = €1789

6.Оптимизация

Ответ: R = 18225 €

Выручка как функция цены

n(p) = 1350 − 25p

R(p) = 1350p − 25p²

Приравняйте производную к нулю

R″(p) = −50 < 0, поэтому это максимум.

p = 1350/50 = €27

Максимальная выручка

n = 1350 − 25·27 = 675

R = 27·675 = €18225

Ответ

R = €18225

7.Интегралы

Ответ: I = 5,545

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.

Первообразная

F(x) = 4·ln x

Подставьте пределы

I = 4·(ln 8 − ln 2) = 4·ln 4 = 5,545

Ответ

I = 5,545

8.Интегралы

Ответ: A = 2,667

Точки пересечения

2x² = 4x → x = 0, x = 2

Интегрируйте верхнюю минус нижнюю

A = [2x² − 0,6667x³]₀² = 2,667

Ответ

A = 2,667

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1