Найдите предел L = limx→0 (1 − cos 3x)/(x²), где x в радианах.
f(x) = (1 − cos 3x)/(x²)x → 0
L =
3.ПроизводныеСредняя
Пусть f(x) = ln(2x2 + 5). Найдите f′(1).
f(x) = ln(2x2 + 5)x = 1
f′(1) =
4.ПроизводныеСложная
Касательная к f(x) = −x2 − 4x + 1 в точке x = 2 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.
f(x) = −x2 − 4x + 1x = 2
b =
5.ИнтегралыСредняя
Область под y = √(2x) от x = 0 до x = 4 вращается вокруг оси x. Найдите объём V полученного тела (параболоида).
y = √(2x)0 ≤ x ≤ 4
V =
6.ИнтегралыСложная
Найдите площадь A области, ограниченной y = x2 и y = x.
y = x2y = x
A =
7.Комплексные числаСредняя
Запишите z = 3∠160° в алгебраической форме a + jb и укажите действительную часть a.
r = 3θ = 160°
a =
8.Комплексные числаСложная
Один корень уравнения z³ − 11z + 20 = 0 равен z₁ = 2 + j. Коэффициенты действительны. Найдите действительный корень r.
z₁ = 2 + j
r =
9.Дифференциальные уравненияСредняя
Решите y″ + 4y′ + 4y = 0 при y(0) = 5 и y′(0) = -2. Найдите y(1).
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(1) =
10.Дифференциальные уравненияСложная
Система подчиняется уравнению y″ + y′ + 9,25y = 18,5 при t ≥ 0, начиная из состояния покоя: y(0) = 0, y′(0) = 0. Найдите y(1); углы в радианах.
y″ + y′ + 9,25y = 18,5y(0) = 0y′(0) = 0
y(1) =
11.Матрицы и определителиСредняя
Найдите определитель det A показанной матрицы 3×3 A.
A = [2 2 −2; −1 4 0; 0 0 4]
det A =
12.Матрицы и определителиСложная
Найдите большее собственное значение λ показанной матрицы A.
A = [5 1; −9 −5]
λ =
13.Векторы: скалярное и векторное произведенияСредняя
Постоянная сила F = (15, 0, −10) N действует на тело, которое движется по прямой из точки A(1, −2, 3) в точку B(−5, 4, 2). Координаты даны в метрах. Найдите работу W этой силы.
F = (15, 0, −10) NA(1, −2, 3) mB(−5, 4, 2) m
W = J
14.Векторы: скалярное и векторное произведенияСложная
Единичный вектор n̂ перпендикулярен обоим векторам a = (1, 1, −4) и b = (−1, −2, −2) и имеет положительную z-компоненту. Найдите его y-компоненту n̂y.
a = (1, 1, −4)b = (−1, −2, −2)n̂z > 0
n̂y =
15.ВероятностьСредняя
Для показанного распределения найдите стандартное отклонение σ величины X.
x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,15, 0,25, 0,25, 0,35
σ =
16.ВероятностьСложная
Игра стоит €2. Вы выигрываете €8 с вероятностью 0,3 и €40 с вероятностью 0,02; в остальных случаях вы ничего не выигрываете. Ставка не возвращается. Найдите ожидаемый чистый выигрыш E(G) за одну игру.
Величина распределена нормально со средним 100 и стандартным отклонением 15. Какая доля P значений больше 122,5?
μ = 100σ = 15x = 122,5
P =
19.Нормальное распределениеСредняя
Пусть массы пакетов распределены нормально со средним 250 g и стандартным отклонением 5 g. Какая доля значений лежит между 248,5 и 260 g? Дайте P в виде десятичной дроби.
μ = 250σ = 5x1 = 248,5x2 = 260
P =
20.Нормальное распределениеСложная
Пусть значения роста взрослых мужчин распределены нормально со средним 178 cm и стандартным отклонением 7 cm. Найдите значение x, ниже которого лежат 80 % значений (80-й процентиль).
μ = 178σ = 7P = 80%
x = cm
3Растворы
1.Пределы
Ответ: L = −6
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).
Разделите на старшую степень
(−6 + 4/x2 + (−6)/x3)/(1 + 3/x2 + 7/x3)
Пусть x → ∞
L = −6/1 = −6
Ответ
L = −6
При равных степенях предел равен отношению старших коэффициентов.
2.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).
Первое применение
3·sin 3x/(2x) → 0/0
Второе применение
9·cos 3x/2
Подставьте x = 0
L = 9/2 = 4,5
Ответ
L = 4,5
3.Производные
Ответ: f′(1) = 0,5714
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 для логарифма
f′(x) = 4x/(2x2 + 5)
Подставьте
f′(1) = 4/7 = 0,5714
Ответ
f′(1) = 0,5714
4.Производные
Ответ: b = 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.
Точка и наклон
f(2) = −11
f′(x) = −2x − 4 → f′(2) = −8
Касательная при x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −11 − (−8)·2 = 5
Ответ
b = 5
5.Интегралы
Ответ: V = 50,27
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∫₀4 2x dx
Интегрируйте
V = π·2·4²/2 = 50,27
Ответ
V = 50,27
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: a = −2,819
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.
Составляющие
a = 3·cos(160°) = −2,819
b = 3·sin(160°) = 1,026
Алгебраическая форма
z = −2,819 + j1,026
a = −2,819
Ответ
a = −2,819
8.Комплексные числа
Ответ: r = −4
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.
Проверьте по сумме корней: z₁ + z₂ + r = 4 + (−4) = 0 = −(0).
9.Дифференциальные уравнения
Ответ: y(1) = 1,759
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 + 2)² = 0 → r = −2
Константы
A = y(0) = 5
y′(0) = B − 2A → B = -2 + 10 = 8
Вычислите
y(1) = (5 + 8·1)·e−2 = 1,759
Ответ
y(1) = 1,759
10.Дифференциальные уравнения
Ответ: y(1) = 3,172
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.
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 = 16, M₁₂ = −4, M₁₃ = 0
Разложение по строке
det A = 2·16 − 2·(−4) + (−2)·0 = 40
Ответ
det A = 40
12.Матрицы и определители
Ответ: λ = 4
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.
Характеристическое уравнение
λ² − (0)λ + (−16) = 0
Решите
λ = (0 ± √(64))/2 → λ = −4, 4
λ = 4
Ответ
λ = 4
13.Векторы: скалярное и векторное произведения
Ответ: W = −80 J
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.
Перемещение
d = B − A = (−5, 4, 2) − (1, −2, 3) = (−6, 6, −1) m
Работа
W = F·d = 15·(−6) + 0·6 + (−10)·(−1) = −80 J
Ответ
W = −80 J
Отрицательная работа: сила действует в основном против движения.
14.Векторы: скалярное и векторное произведения
Ответ: n̂y = −0,5126
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
(a × b)x = aybz − azby = 1·(−2) − (−4)·(−2) = −10
(a × b)y = azbx − axbz = (−4)·(−1) − 1·(−2) = 6
(a × b)z = axby − aybx = 1·(−2) − 1·(−1) = −1
Нормирование
z-компонента a × b отрицательна, поэтому берите −(a × b).
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.
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.
Чистые исходы
G: 6 (p = 0,3), 38 (p = 0,02), −2 (p = 0,68)
Математическое ожидание
E(G) = 6·0,3 + 38·0,02 − 2·0,68 = 1,2 €
Ответ
E(G) = 1,2 €
Положительное значение означает, что в среднем вы выигрываете деньги.
17.Описательная статистика
Ответ: s = 19,24
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.
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 = 1 − 0,9332 = 0,06681
Ответ
P = 0,06681
19.Нормальное распределение
Ответ: P = 0,5952
Нормальное распределение: переведите значение x в z-оценку z = (x − μ)/σ, которая показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего. Таблица z (или Φ(z)) даёт площадь слева от z, то есть P(X < x). Площадь справа равна 1 − Φ(z), а площадь между двумя значениями — разности их площадей слева.
z-оценки
z₁ = (248,5 − 250)/5 = −0,3
z₂ = (260 − 250)/5 = 2
Площадь между
P = Φ(2) − Φ(−0,3) = 0,9772 − 0,3821 = 0,5952
Ответ
P = 0,5952
20.Нормальное распределение
Ответ: x = 183,9 cm
Нормальное распределение: переведите значение x в z-оценку z = (x − μ)/σ, которая показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего. Таблица z (или Φ(z)) даёт площадь слева от z, то есть P(X < x). Площадь справа равна 1 − Φ(z), а площадь между двумя значениями — разности их площадей слева.