Величина распределена нормально со средним 170 и стандартным отклонением 8. Какая доля P значений меньше 182?
μ = 170σ = 8x = 182
P =
19.Нормальное распределениеСредняя
Массы объектов (коробки) независимы и нормально распределены со средним 12 kg и стандартным отклонением 0,8 kg. Найдите вероятность P того, что общая масса 10 из них меньше 117,5 kg. Округлите z до двух знаков после запятой.
μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 10< 117.5 kg
P =
20.Нормальное распределениеСложная
Диаметры отверстий D нормально распределены со средним 25,05 mm и стандартным отклонением 0,02 mm. Диаметры валов d независимы и нормально распределены со средним 25 mm и стандартным отклонением 0,015 mm. Случайно выбранный вал подходит, если D − d > 0. Найдите вероятность P того, что он подходит. Округлите z до двух знаков после запятой.
отверстие: μ = 25,05 mm, σ = 0,02 mmвал: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =
3Растворы
1.Пределы
Ответ: L = 4,5
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/(√(x2 + 9x) + x)
Разделите на x
f(x) = 9/(√(1 + 9/x) + 1)
Пусть x → ∞
L = 9/(1 + 1) = 4,5
Ответ
L = 4,5
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′(2) = 0,5413
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−x·(3x2 + (−1)·x3)
Подставьте
f′(2) = 0,1353·(12 + (−8)) = 0,5413
Ответ
f′(2) = 0,5413
4.Производные
Ответ: x = 3
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 − 15x + 18 = 3·(x2 − 5x + 6)
Решите f′(x) = 0
x = 2 или x = 3
Что есть что
f″(x) = 6x − 15: отрицательна в максимуме, положительна в минимуме.
f″(2) = −3, f″(3) = 3
x = 3
Ответ
x = 3
5.Интегралы
Ответ: I = 2,773
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) = 2·ln x
Подставьте пределы
I = 2·(ln 4 − ln 1) = 2·ln 4 = 2,773
Ответ
I = 2,773
6.Интегралы
Ответ: A = 0,1667
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.
Точки пересечения
x2 = x → x = 0, x = 1
Интегрируйте верхнюю минус нижнюю
A = [0,5x2 − 0,3333x3]01 = 0,1667
Ответ
A = 0,1667
7.Комплексные числа
Ответ: θ = 55 °
Полярная форма: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, где r = |z| и θ = arg z. Обратно к алгебраической форме: a = r cos θ, b = r sin θ. Для аргумента нужна четверть: θ = atan(b/a) только при a > 0; при a < 0 прибавьте или вычтите 180°. В полярной форме умножение простое: перемножьте модули и сложите аргументы; при делении разделите модули и вычтите аргументы.
Модуль и аргумент w
|w| = 2,5 / 3 = 0,8333
θ = 100° − 45° = 55°
Аргумент
θ = 55°
Ответ
θ = 55°
8.Комплексные числа
Ответ: Im(z⁹) = −512
Формула Муавра и корни: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Уравнение zⁿ = R∠φ имеет ровно n корней, все с модулем R1/n, при аргументах (φ + 360°·k)/n для k = 0, 1, …, n − 1: они лежат равномерно на окружности, через 360°/n. Квадратное уравнение z² + pz + q = 0 при p² < 4q имеет комплексные корни z = −p/2 ± j√(q − p²/4); многочлен с действительными коэффициентами всегда имеет комплексные корни парами сопряжённых a ± jb.
Полярная форма
z = −√3 + j = 2∠150°
Муавр
z⁹ = (2)⁹∠1350° = 512∠−90°
Алгебраическая форма
z⁹ = 512·(cos −90° + j sin −90°) = −j512
Im(z⁹) = −512
Ответ
Im(z⁹) = −512
9.Дифференциальные уравнения
Ответ: y(2) = 0,02938
Линейные уравнения второго порядка: для y″ + b·y′ + c·y = 0 ищите решение в виде y = ert: это даёт характеристическое уравнение r² + b·r + c = 0. Два различных вещественных корня r₁ ≠ r₂ дают y = A·er₁t + B·er₂t (апериодический режим, передемпфированный); двойной корень r даёт y = (A + Bt)·ert (критическое затухание); комплексные корни −α ± jω дают y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (колебательный режим, недодемпфированный). Начальные значения y(0) и y′(0) определяют A и B. В записи y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 величина ωn — собственная частота, а ζ — коэффициент демпфирования: при ζ < 1 возникают колебания. При постоянном входе y″ + by′ + cy = c·K решение равно установившемуся значению K плюс свободный отклик.
Характеристические корни
(r + 3)(r + 5) = 0 → r = −3, −5
Константы по начальным значениям
A + B = 4, −3A − 5B = 4
A = 12, B = −8
Вычислите
y(2) = 12·e−6 + (−8)·e−10 = 0,02938
Ответ
y(2) = 0,02938
10.Дифференциальные уравнения
Ответ: y(1.5) = 0,738
Дифференциальные уравнения первого порядка: dy/dt = k·y имеет решение y = y₀·ekt (рост при k > 0, убывание при k < 0); период полураспада T даёт k = ln 2/T. Закон охлаждения Ньютона dT/dt = −k·(T − Tₐ) даёт T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Линейное уравнение y′ + p(x)·y = q(x) решается с интегрирующим множителем μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, поэтому μy = ∫μq dx + C.
Интегрирующий множитель
μ = e3t
(e3ty)′ = 4e2,5t
Общее решение
y = 4/2,5·e−0,5t + C·e−3t = 1,6·e−0,5t + C·e−3t
Начальное условие
0 = 1,6 + C → C = −1,6
Вычислите
y(1,5) = 1,6·0,4724 + (−1,6)·0,01111 = 0,738
Ответ
y(1,5) = 0,738
11.Матрицы и определители
Ответ: det A = −92
Матрицы: определитель матрицы 2×2 равен ad − bc. Для 3×3 разложите по строке: каждый элемент умножается на определитель матрицы 2×2, оставшейся после вычёркивания его строки и столбца, с чередующимися знаками + − +. Собственные значения λ удовлетворяют det(A − λI) = 0; для 2×2 это λ² − (след)·λ + det = 0.
Миноры 2×2 первой строки
M₁₁ = −4, M₁₂ = −18, M₁₃ = 20
Разложение по строке
det A = 5·(−4) − (−4)·(−18) + 0·20 = −92
Ответ
det A = −92
12.Матрицы и определители
Ответ: x = −24
Матрицы: определитель матрицы 2×2 равен ad − bc. Для 3×3 разложите по строке: каждый элемент умножается на определитель матрицы 2×2, оставшейся после вычёркивания его строки и столбца, с чередующимися знаками + − +. Собственные значения λ удовлетворяют det(A − λI) = 0; для 2×2 это λ² − (след)·λ + det = 0.
Определитель матрицы коэффициентов
det A = 3·(−5) − (−6)·2 = −3
Замените столбец x
det Aₓ = (−12)·(−5) − (−6)·2 = 72
x = 72/(−3) = −24
Ответ
x = −24
y = −10
13.Векторы: скалярное и векторное произведения
Ответ: a·b = −10
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
Векторное произведение по компонентам
(a × b)x = aybz − azby = 5·5 − (−1)·3 = 28
(a × b)y = azbx − axbz = (−1)·1 − (−2)·5 = 9
(a × b)z = axby − aybx = (−2)·3 − 5·1 = −11
Искомая компонента
(a × b)x = 28
Ответ
(a × b)x = 28
Проверка: a × b перпендикулярно обоим векторам, поэтому его скалярные произведения с a и с b равны нулю.
15.Вероятность
Ответ: P = 0,2727
Вероятность: при равновозможных исходах P(A) = благоприятные/все. Для независимых событий вероятности перемножают: P(A и B) = P(A)·P(B). Часто помогает противоположное событие: P(хотя бы одно) = 1 − P(ни одного). Биномиальное распределение: в n независимых испытаниях с вероятностью успеха p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Первое и второе извлечение
P = 6/11 · 5/10 = 30/110 = 0,2727
Ответ
P = 0,2727
16.Вероятность
Ответ: P = 0,00129
Вероятность: при равновозможных исходах P(A) = благоприятные/все. Для независимых событий вероятности перемножают: P(A и B) = P(A)·P(B). Часто помогает противоположное событие: P(хотя бы одно) = 1 − P(ни одного). Биномиальное распределение: в n независимых испытаниях с вероятностью успеха p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Ноль и один отказ
P(X = 0) = 0,38 = 6,561 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 8·0,7·0,37 = 0,001225
Сложите
P = 6,561 × 10⁻⁵ + 0,001225 = 0,00129
Ответ
P = 0,00129
17.Описательная статистика
Ответ: s = 3,937
Описательная статистика: среднее — сумма, делённая на n; медиана — середина упорядоченных данных (среднее двух средних значений при чётном n). Выборочное стандартное отклонение s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z-оценка z = (x − μ)/σ показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего.
Среднее
x̄ = 275/5 = 55
Квадраты отклонений
Σ(x − x̄)² = 5² + 1² + (−4)² + 2² + (−4)² = 62
Стандартное отклонение
s = √(62/4) = 3,937
Ответ
s = 3,937
18.Описательная статистика
Ответ: P = 0,9332
Описательная статистика: среднее — сумма, делённая на n; медиана — середина упорядоченных данных (среднее двух средних значений при чётном n). Выборочное стандартное отклонение s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z-оценка z = (x − μ)/σ показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего.
Стандартизуйте
z = 1,5
Таблица нормального распределения
Φ(1,5) = 0,9332
P = 0,9332
Ответ
P = 0,9332
19.Нормальное распределение
Ответ: P = 0,1611
Суммы и разности нормальных величин: если X и Y независимы и нормальны, то X + Y и X − Y тоже нормальны. Средние складываются или вычитаются: E(X ± Y) = μX ± μY. Дисперсии всегда складываются, в том числе для разности: Var(X ± Y) = σX² + σY², поэтому σ = √(σX² + σY²). Стандартные отклонения напрямую никогда не складываются. Сумма n независимых элементов с одинаковым распределением имеет среднее n·μ и стандартное отклонение σ·√n. Затем стандартизируйте как обычно: z = (x − среднее)/σ и найдите Φ(z).
Распределение суммы
μT = 120 kg, σT = 0,8·√10 = 2,53 kg
Стандартизуйте
z = (117,5 − 120)/2,53 = −0,99
Вероятность
P = Φ(−0,99) = 0,1611
Ответ
P = 0,1611
20.Нормальное распределение
Ответ: P = 0,9772
Суммы и разности нормальных величин: если X и Y независимы и нормальны, то X + Y и X − Y тоже нормальны. Средние складываются или вычитаются: E(X ± Y) = μX ± μY. Дисперсии всегда складываются, в том числе для разности: Var(X ± Y) = σX² + σY², поэтому σ = √(σX² + σY²). Стандартные отклонения напрямую никогда не складываются. Сумма n независимых элементов с одинаковым распределением имеет среднее n·μ и стандартное отклонение σ·√n. Затем стандартизируйте как обычно: z = (x − среднее)/σ и найдите Φ(z).