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→∞ (1 + 2/x)x. Дайте десятичное значение.
f(x) = (1 + 2/x)xx → ∞
L =
2.ПределыСложная
Найдите предел L = limx→0 (1 − cos 3x)/(3x²), где x в радианах.
f(x) = (1 − cos 3x)/(3x²)x → 0
L =
3.ПроизводныеСредняя
Пусть f(x) = x·sin(3x), x в радианах. Найдите f′(1).
f(x) = x·sin(3x)x = 1 rad
f′(1) =
4.ПроизводныеСложная
Касательная к f(x) = 0,5x2 − 2x + 6 в точке x = 2 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.
f(x) = 0,5x2 − 2x + 6x = 2
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 — €12 за метр. Найдите длину x стороны вдоль улицы, при которой стоимость минимальна.
A = 800 m²€30/m€12/m
x = m
6.ОптимизацияСложная
Театр продаёт 475 билетов на спектакль по €15 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.
475 × €1525 / €1
R = €
7.ИнтегралыСредняя
Область под y = √(x) от x = 0 до x = 1 вращается вокруг оси x. Найдите объём V полученного тела (параболоида).
y = √(x)0 ≤ x ≤ 1
V =
8.ИнтегралыСложная
Вычислите I = ∫₀0,5 x²·eˣ dx.
∫₀0,5 x²eˣ dx
I =
3Растворы
1.Пределы
Ответ: L = 7,389
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).
Возьмите логарифм
ln L = limx→∞ x·ln(1 + 2/x)
Вычислите
ln(1 + u)/u → 1 при u → 0, поэтому x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 1·2 = 2
Избавьтесь от логарифма
L = e2 = 7,389
Ответ
L = 7,389
2.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).
Первое применение
3·sin 3x/(6x) → 0/0
Второе применение
9·cos 3x/6
Подставьте x = 0
L = 9/6 = 1,5
Ответ
L = 1,5
3.Производные
Ответ: f′(1) = −2,829
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(3x) + 3x·cos(3x)
Подставьте
f′(1) = 0,1411 + 3·(−0,99) = −2,829
Ответ
f′(1) = −2,829
4.Производные
Ответ: b = 4
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) = 4
f′(x) = x − 2 → f′(2) = 0
Касательная при x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 4 − 0·2 = 4
Ответ
b = 4
5.Оптимизация
Ответ: x = 21,38 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) = 42x + 19200/x
Приравняйте производную к нулю
C″(x) = 38400/x³ > 0, поэтому это минимум.
x = √(19200/42) = 21,38 m
y = 800/21,38 = 37,42 m
Минимальная стоимость
C = 42·21,38 + 19200/21,38 = €1796
Ответ
x = 21,38 m
6.Оптимизация
Ответ: R = 7225 €
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.
Выручка как функция цены
n(p) = 850 − 25p
R(p) = 850p − 25p²
Приравняйте производную к нулю
R″(p) = −50 < 0, поэтому это максимум.
p = 850/50 = €17
Максимальная выручка
n = 850 − 25·17 = 425
R = 17·425 = €7225
Ответ
R = €7225
7.Интегралы
Ответ: V = 1,571
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∫₀1 x dx
Интегрируйте
V = π·1·1²/2 = 1,571
Ответ
V = 1,571
8.Интегралы
Ответ: I = 0,0609
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.