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
Небольшая фирма продаёт продукцию по фиксированной рыночной цене €80 за единицу. Производство q единиц стоит C(q) = 18100 + 42q + 0,01q² евро. Найдите объём выпуска q, максимизирующий прибыль.
p = €80C = 18100 + 42q + 0,01q²
q = ед.
7.ИнтегралыСредняя
Вычислите I = ∫01 2x·(x² + 1)3 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)3[0, 1]
I =
8.ИнтегралыСложная
Вычислите I = ∫₀3 x²·eˣ dx.
∫₀3 x²eˣ dx
I =
3Растворы
1.Пределы
Ответ: L = −3
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) = −6x/(√(x2 − 6x) + x)
Разделите на x
f(x) = −6/(√(1 + (−6)/x) + 1)
Пусть x → ∞
L = −6/(1 + 1) = −3
Ответ
L = −3
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
(−2·e−2x + 2)/(2x) → 0/0
Второе применение
4·e−2x/2
Подставьте x = 0
L = 4·1/2 = 2
Ответ
L = 2
3.Производные
Ответ: f′(2) = −294
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
f′(x) = 3·(−2x − 3)2·(−2)
Подставьте
f′(2) = 3·(−7)2·(−2) = −294
Ответ
f′(2) = −294
4.Производные
Ответ: x = 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.
Производная
f′(x) = 3x2 − 3 = 3·(x2 − 1)
Решите f′(x) = 0
x = −1 или x = 1
Что есть что
f″(x) = 6x: отрицательна в максимуме, положительна в минимуме.
f″(−1) = −6, f″(1) = 6
x = 1
Ответ
x = 1
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: q = 1900 ед.
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 = ∫12 u3 du
Проинтегрируйте и подставьте пределы
I = [u4/4]12 = (16 − 1)/4 = 3,75
Ответ
I = 3,75
8.Интегралы
Ответ: I = 98,43
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.