Высшая математика: шпаргалка-пакет

Листы формул, ключевые шаги методов по каждой теме и тренировочные задачи (20) с полными решениями в конце.

Новые задачиНазад 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
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

  1. Определите структуру: сумма, произведение, частное или композиция.
  2. Примените правило степени к каждой степени x.
  3. Где нужно, используйте правила дифференцирования произведения, частного или сложной функции.
  4. Упростите и, если требуется, вычислите значение в точке.

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

  1. Где возможно, представьте подынтегральную функцию суммой простых слагаемых.
  2. Примените правило степени: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), и табличные интегралы для ex, 1/x, sin и cos.
  3. Используйте замену переменной, когда видите функцию вместе с её производной.
  4. Для определённого интеграла вычислите F(b) − F(a).

Комплексные числа

Алгебраическая форма
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Модуль и аргумент
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Полярная и показательная форма
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Деление
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Произведение и частное
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
Муавр
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Корни n-й степени
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Квадратное уравнение при p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Метод

  1. Решите, какая форма подходит для операции: алгебраическая a + jb для сложения и вычитания, полярная r∠θ для умножения, деления, степеней и корней.
  2. Умножайте, раскрывая скобки с j² = −1; делите, умножая числитель и знаменатель на число, сопряжённое знаменателю.
  3. Переводите по формулам r = √(a² + b²) и θ по чертежу точки (проверьте четверть), а обратно — по a = r cos θ, b = r sin θ.
  4. Для степеней используйте формулу Муавра, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; для zⁿ = R∠φ перечислите все n корней R1/n∠((φ + 360°k)/n).

Дифференциальные уравнения

Экспоненциальный рост/убывание
dy/dt = ky → y = y0ekt
Период полураспада
k = ln 2 / t½
Закон охлаждения Ньютона
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Интегрирующий множитель
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Бак смешения
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Матрицы и определители

определитель 2×2
det = ad − bc
Обратная матрица 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Продукт
(AB)ij = Σk AikBkj
Собственные значения
det(A − λI) = 0
Правило Крамера
xi = det(Ai)/det(A)

Векторы: скалярное и векторное произведения

Модуль
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Единичный вектор
û = a/|a|
Компоненты по углу
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Скалярное произведение
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Скалярная проекция a на b
a·b/|b|
Работа
W = F·d
Векторное произведение
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Площади
параллелограмм |a × b|, треугольник ½|a × b|
Момент относительно O
MO = r × F, r = A − O
Объём параллелепипеда
V = |a·(b × c)|

Метод

  1. Записывайте каждый вектор в компонентах; для силы, заданной модулем и углом, используйте F·cos θ и F·sin θ.
  2. Для длин и направлений используйте модуль √(x² + y² + z²) и единичный вектор a/|a|.
  3. Скалярное произведение применяйте для углов, проекций, перпендикулярности и работы: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Векторное произведение применяйте для перпендикулярных векторов, площадей и моментов: аккуратно записывайте три компоненты, сохраняя порядок a × b.

Вероятность

Противоположное событие
P(not A) = 1 − P(A)
Правило сложения
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Независимые события
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Условная вероятность
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Биномиальное распределение
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Описательная статистика

Среднее
x̄ = Σx/n
Выборочное стандартное отклонение
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Медиана
срединное значение упорядоченных данных
z-оценка
z = (x − μ)/σ
Нормальное распределение
68% в пределах ±1σ, 95% в пределах ±2σ

Нормальное распределение

z-оценка
z = (x − μ)/σ
Меньше x
P(X < x) = Φ(z)
Больше x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Между
Φ(z2) − Φ(z1)
Процентиль
x = μ + z·σ

Метод

  1. Переведите значение в z-оценку: z = (x − μ)/σ.
  2. Найдите по таблице Φ(z) — площадь слева от z.
  3. Для площади справа используйте 1 − Φ(z); для интервала вычтите две площади слева.
  4. Для процентиля действуйте в обратном порядке: найдите z по площади, затем x = μ + z·σ.

2Тренировочные задачи

1.ПределыСредняя
xyy = L

Найдите предел L = limx→∞ (√(x2 + 2x) − x).

f(x) = √(x2 + 2x) − xx → ∞
L =
2.ПределыСложная
xyx = 0

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

f(x) = (1 − cos 3x)/(4x²)x → 0
L =
3.ПроизводныеСредняя
xyx = 2

Пусть f(x) = (4x − 3)3. Найдите f′(2).

f(x) = (4x − 3)3x = 2
f′(2) =
4.ПроизводныеСложная
xy

Пусть f(x) = x3 − 10,5x2 + 30x − 2. Найдите x-координату x локального минимума.

f(x) = x3 − 10,5x2 + 30x − 2
x =
5.ИнтегралыСредняя
xy01

Вычислите I = ∫01 2x·(x² + 1)3 dx.

f(x) = 2x·(x² + 1)3[0, 1]
I =
6.ИнтегралыСложная
xy−11

Найдите площадь A области между параболой y = 1 − x² и осью x.

y = 1 − x²
A =
7.Комплексные числаСредняя
ReIm11−1−122−2−233−3−3z₁z₂w

Даны z₁ = 2∠55° и z₂ = 4∠−140°. Найдите мнимую часть w = z₁/z₂.

z₁ = 2∠55°z₂ = 4∠−140°
Im(w) =
8.Комплексные числаСложная
ReIm22−2−244−4−4ABCD

Ровно одна из точек A–D является корнем уравнения z⁴ = 81∠120°. Нажмите на неё.

w = 81∠120°n = 4
  1. 1A (5,4∠30°)
  2. 2B (3∠−30°)
  3. 3C (3∠75°)
  4. 4D (3∠30°)
9.Дифференциальные уравненияСредняя
tyy(0) = 2y(1,5) = ?

Решите y″ + 2y′ + y = 0 при y(0) = 2 и y′(0) = -1. Найдите y(1,5).

y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 2y′(0) = -1
y(1.5) =
10.Дифференциальные уравненияСложная
ty1y(1) = ?

Решите y′ + 2y = 9e−t при y(0) = 4. Найдите y(1).

y′ + 2y = 9e−ty(0) = 4
y(1) =
11.Матрицы и определителиСредняя
A =−5−64−6B =5−625

Пусть C = AB для показанных матриц. Найдите элемент c22 (строка 2, столбец 2).

A = [−5 −6; 4 −6]B = [5 −6; 2 5]
c22 =
12.Матрицы и определителиСложная
A =6−6−46b =−1−10

Решите систему 6x − 6y = −1 и −4x + 6y = −10. Найдите x.

6x − 6y = −1−4x + 6y = −10
x =
13.Векторы: скалярное и векторное произведенияСредняя
xyzab

Найдите скалярное произведение a·b векторов a = (−1, 4, 7) и b = (−2, −6, 4).

a = (−1, 4, 7)b = (−2, −6, 4)
a·b =
14.Векторы: скалярное и векторное произведенияСложная
xyzab

Для a = (6, −4, 0) и b = (6, −4, −3) найдите x-компоненту (a × b)x векторного произведения a × b.

a = (6, −4, 0)b = (6, −4, −3)
(a × b)x =
15.ВероятностьСредняя
xp(x)00,1510,320,3530,2μ = 1,6

Для показанного распределения найдите стандартное отклонение σ величины X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,15, 0,3, 0,35, 0,2
σ =
16.ВероятностьСложная
xp(x)00,310,120,2530,2540,1μ

X имеет показанное распределение, а Y = 5X + 1. Найдите стандартное отклонение σY величины Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,1, 0,25, 0,25, 0,1Y = 5X + 1
σY =
17.Описательная статистикаСредняя
15202530354045505560

Найдите выборочное стандартное отклонение s данных: 12, 52, 25, 22, 60, 29, 40.

n = 7
s =
18.Описательная статистикаСложная
z −2−1012

Величина распределена нормально со средним 70 и стандартным отклонением 20. Какая доля P значений больше 110?

μ = 70σ = 20x = 110
P =
19.Нормальное распределениеСредняя
−3−2−10123zзакрашенная площадь между −z и z = 0,3182

Перетащите z так, чтобы закрашенная площадь между −z и z под стандартной нормальной кривой была равна 0,3182. Найдите z с точностью до двух знаков.

A = 0,3182
z =
20.Нормальное распределениеСложная
0,05 mm0D − d?

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 0,02 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 = 0,02 mm
P =

3Растворы

1.Пределы

Ответ: L = 1

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) = 2x/(√(x2 + 2x) + x)

Разделите на x

f(x) = 2/(√(1 + 2/x) + 1)

Пусть x → ∞

L = 2/(1 + 1) = 1

Ответ

L = 1
2.Пределы

Ответ: L = 1,125

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/(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′(2) = 300

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·(4x − 3)2·4

Подставьте

f′(2) = 3·52·4 = 300

Ответ

f′(2) = 300
4.Производные

Ответ: x = 5

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 − 21x + 30 = 3·(x2 − 7x + 10)

Решите f′(x) = 0

x = 2 или x = 5

Что есть что

f″(x) = 6x − 21: отрицательна в максимуме, положительна в минимуме.

f″(2) = −9, f″(5) = 9
x = 5

Ответ

x = 5
5.Интегралы

Ответ: I = 3,75

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
6.Интегралы

Ответ: A = 1,333

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.

Нули

1 − x² = 0 → x = ±1

Интегрируйте

A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333

Ответ

A = 1,333
7.Комплексные числа

Ответ: Im(w) = −0,1294

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 / 4 = 0,5
θ = 55° − (−140)° = 195° → −165°

Алгебраическая форма

Re(w) = 0,5·cos(−165°) = −0,483
Im(w) = 0,5·sin(−165°) = −0,1294
Im(w) = −0,1294

Ответ

Im(w) = −0,1294
8.Комплексные числа

Ответ: D (3∠30°)

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.

Модуль и аргументы корней

|z| = 3
θ = 30°, 120°, −150°, −60°

Точка

D = 3∠30°

Ответ

D (3∠30°)
9.Дифференциальные уравнения

Ответ: y(1.5) = 0,781

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.

Двойной корень

(r + 1)² = 0 → r = −1

Константы

A = y(0) = 2
y′(0) = B − 1A → B = -1 + 2 = 1

Вычислите

y(1,5) = (2 + 1·1,5)·e−1,5 = 0,781

Ответ

y(1,5) = 0,781
10.Дифференциальные уравнения

Ответ: y(1) = 2,634

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 = e2t
(e2ty)′ = 9et

Общее решение

y = 9/1·e−t + C·e−2t = 9·e−t + C·e−2t

Начальное условие

4 = 9 + C → C = −5

Вычислите

y(1) = 9·0,3679 + (−5)·0,1353 = 2,634

Ответ

y(1) = 2,634
11.Матрицы и определители

Ответ: c22 = −54

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.

Строка на столбец

c22 = 4·(−6) + (−6)·5 = −54

Ответ

c22 = −54
12.Матрицы и определители

Ответ: x = −5,5

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 = 6·6 − (−6)·(−4) = 12

Замените столбец x

det Aₓ = (−1)·6 − (−6)·(−10) = −66
x = −66/12 = −5,5

Ответ

x = −5,5
y = −5,333
13.Векторы: скалярное и векторное произведения

Ответ: a·b = 6

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.

Перемножьте соответствующие компоненты и сложите

a·b = (−1)·(−2) + 4·(−6) + 7·4 = 2 + (−24) + 28 = 6

Ответ

a·b = 6

Положительное: угол между векторами меньше 90°.

14.Векторы: скалярное и векторное произведения

Ответ: (a × b)x = 12

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 = (−4)·(−3) − 0·(−4) = 12
(a × b)y = azbx − axbz = 0·6 − 6·(−3) = 18
(a × b)z = axby − aybx = 6·(−4) − (−4)·6 = 0

Искомая компонента

(a × b)x = 12

Ответ

(a × b)x = 12

Проверка: a × b перпендикулярно обоим векторам, поэтому его скалярные произведения с a и с b равны нулю.

15.Вероятность

Ответ: σ = 0,9695

Дискретные случайные величины: распределение вероятностей перечисляет все значения x, которые может принять величина, с их вероятностями p(x); вероятности лежат между 0 и 1, а их сумма равна 1. Математическое ожидание (среднее) равно E(X) = Σx·p(x), это долгосрочное среднее значение. Дисперсия равна Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², а стандартное отклонение σ = √Var(X). При линейном преобразовании Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) и σY = |a|·σX; прибавление константы не меняет разброс.

Среднее

μ = 0·0,15 + 1·0,3 + 2·0,35 + 3·0,2 = 1,6

Среднее квадратов

E(X²) = 0·0,15 + 1·0,3 + 4·0,35 + 9·0,2 = 3,5

Дисперсия

Var(X) = 3,5 − 1,6² = 0,94
σ = √0,94 = 0,9695

Ответ

σ = 0,9695
16.Вероятность

Ответ: σY = 6,869

Дискретные случайные величины: распределение вероятностей перечисляет все значения x, которые может принять величина, с их вероятностями p(x); вероятности лежат между 0 и 1, а их сумма равна 1. Математическое ожидание (среднее) равно E(X) = Σx·p(x), это долгосрочное среднее значение. Дисперсия равна Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², а стандартное отклонение σ = √Var(X). При линейном преобразовании Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) и σY = |a|·σX; прибавление константы не меняет разброс.

Разброс X

μ = 1,75, Var(X) = 1,888, σX = 1,374

Линейное преобразование

σY = |5|·1,374 = 6,869

Ответ

σY = 6,869

Среднее действительно сдвигается: E(Y) = 5·1,75 + 1 = 9,75.

17.Описательная статистика

Ответ: s = 17,17

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 = 240/7 = 34,29

Квадраты отклонений

Σ(x − x̄)² = (−22,29)² + 17,71² + (−9,286)² + (−12,29)² + 25,71² + (−5,286)² + 5,714² = 1769

Стандартное отклонение

s = √(1769/6) = 17,17

Ответ

s = 17,17
18.Описательная статистика

Ответ: P = 0,02275

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 = 2

Таблица нормального распределения

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Ответ

P = 0,02275
19.Нормальное распределение

Ответ: z = 0,41

От площади обратно к z: Φ(z) — это площадь слева от z. Для площади левого хвоста A найдите в таблице z с Φ(z) = A. Площадь правого хвоста A означает Φ(z) = 1 − A. Центральная площадь A между −z и z оставляет (1 − A)/2 в каждом хвосте, поэтому Φ(z) = (1 + A)/2. Для значения x используйте x = μ + zσ.

Площадь слева от z

Φ(z) = (1 + 0,3182)/2 = 0,6591

Читайте таблицу z в обратную сторону

Найдите 0,6591 внутри таблицы и считайте z.

z = 0,41

Ответ

z = 0,41
20.Нормальное распределение

Ответ: P = 0,9616

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 разности

μ = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02828 mm

Стандартизуйте

z = (0 − 0,05)/0,02828 = −1,77

Вероятность

P = 1 − Φ(−1,77) = 0,9616

Ответ

P = 0,9616

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics