Найдите аргумент θ числа z = −4 + j2 в градусах как главное значение между −180° и 180°.
z = −4 + j2
θ = °
8.Комплексные числаСложная
Решите z² + 8z + 22,25 = 0. Корни равны a ± jb; найдите действительную часть a.
p = 8q = 22,25
a =
9.Дифференциальные уравненияСредняя
Решите y″ + 8y′ + 16y = 0 при y(0) = 3 и y′(0) = -2. Найдите y(1,5).
y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 3y′(0) = -2
y(1.5) =
10.Дифференциальные уравненияСложная
Решите задачу Коши y′ + 2y/x = 6x2 при x > 0, y(1) = 4. Найдите y(2).
y′ + 2y/x = 6x2y(1) = 4
y(2) =
11.Матрицы и определителиСредняя
Найдите определитель det A показанной матрицы 3×3 A.
A = [−3 −4 0; 5 0 5; 3 1 5]
det A =
12.Матрицы и определителиСложная
Найдите большее собственное значение λ показанной матрицы A.
A = [0 −3; 1 4]
λ =
13.Векторы: скалярное и векторное произведенияСредняя
Найдите значение k, при котором векторы a = (−6, −2, −4) и b = (−3, −3, k) перпендикулярны.
a = (−6, −2, −4)b = (−3, −3, k)
k =
14.Векторы: скалярное и векторное произведенияСложная
Найдите объём V параллелепипеда, рёбра которого из одной вершины равны a = (0, −5, 1), b = (−4, −1, −2) и c = (2, −4, −5).
a = (0, −5, 1)b = (−4, −1, −2)c = (2, −4, −5)
V =
15.ВероятностьСредняя
Для показанного распределения найдите стандартное отклонение σ величины X.
x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,25, 0,2, 0,2, 0,15
σ =
16.ВероятностьСложная
Игра стоит €10. Вы выигрываете €40 с вероятностью 0,3 и €500 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 60 и стандартным отклонением 20. Какая доля P значений меньше 85?
μ = 60σ = 20x = 85
P =
19.Нормальное распределениеСредняя
X нормальна со средним 12 min и стандартным отклонением 1,5 min; Y независима и нормальна со средним 20 min и стандартным отклонением 2 min. Найдите вероятность P того, что X + Y больше 33,3 min. Округлите z до двух знаков после запятой.
μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 33,3 min
P =
20.Нормальное распределениеСложная
Диаметры отверстий D нормально распределены со средним 25,02 mm и стандартным отклонением 0,015 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 = 25,02 mm, σ = 0,015 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).
Разделите на старшую степень
(−5 + (−3)/x + (−5)/x2)/(5 + 1/x + 1/x2)
Пусть x → ∞
L = −5/5 = −1
Ответ
L = −1
При равных степенях предел равен отношению старших коэффициентов.
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).
Правило Лопиталя
L = limx→0 [4/(1 + 4x)]/[2·cos 2x]
Подставьте x = 0
L = 4/2 = 2
Ответ
L = 2
3.Производные
Ответ: f′(0) = 8
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) = 4·(2x + 1)3·2
Подставьте
f′(0) = 4·13·2 = 8
Ответ
f′(0) = 8
4.Производные
Ответ: x = −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.
Производная
f′(x) = 3x2 + 18x + 24 = 3·(x2 + 6x + 8)
Решите f′(x) = 0
x = −4 или x = −2
Что есть что
f″(x) = 6x + 18: отрицательна в максимуме, положительна в минимуме.
f″(−4) = −6, f″(−2) = 6
x = −4
Ответ
x = −4
5.Интегралы
Ответ: I = 12
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 = ∫15 u1 du
Проинтегрируйте и подставьте пределы
I = [u2/2]15 = (25 − 1)/2 = 12
Ответ
I = 12
6.Интегралы
Ответ: I = 0,7183
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.
Первый шаг
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Второй шаг
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Пределы
2,718·(1) − 1·2 = 0,7183
Ответ
I = 0,7183
7.Комплексные числа
Ответ: θ = 153,4 °
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.
Четверть
a = −4, b = 2 → II
Опорный угол
α = atan(2/4) = 26,57°
Аргумент
θ = 180° − α = 153,4°
Ответ
θ = 153,4°
В полярной форме z = 4,472∠153,4°.
8.Комплексные числа
Ответ: a = −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.
Дискриминант
p² − 4q = 64 − 89 = −25 < 0
Формула корней квадратного уравнения
z = (−8 ± j√25)/2 = −4 + j2,5, −4 − j2,5
Ответ
a = −4
Ответ
a = −4
9.Дифференциальные уравнения
Ответ: y(1.5) = 0,04462
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 + 4)² = 0 → r = −4
Константы
A = y(0) = 3
y′(0) = B − 4A → B = -2 + 12 = 10
Вычислите
y(1,5) = (3 + 10·1,5)·e−6 = 0,04462
Ответ
y(1,5) = 0,04462
10.Дифференциальные уравнения
Ответ: y(2) = 10,3
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 = e∫2/x dx = x2
Интегрируйте
(x2y)′ = 6x4 → x2y = 6x5/5 + C
Начальное условие
4 = 6/5 + C → C = 2,8
Вычислите
y(2) = (6·25/5 + 2,8)/22 = 10,3
Ответ
y(2) = 10,3
11.Матрицы и определители
Ответ: det A = 55
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 = −5, M₁₂ = 10, M₁₃ = 5
Разложение по строке
det A = (−3)·(−5) − (−4)·10 + 0·5 = 55
Ответ
det A = 55
12.Матрицы и определители
Ответ: λ = 3
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 − (4)λ + (3) = 0
Решите
λ = (4 ± √(4))/2 → λ = 1, 3
λ = 3
Ответ
λ = 3
13.Векторы: скалярное и векторное произведения
Ответ: k = 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.
Скалярное произведение равно нулю
a·b = (−6)·(−3) + (−2)·(−3) + (−4)·k = 0
24 + (−4)·k = 0
Найдите k
k = −24/(−4) = 6
Ответ
k = 6
14.Векторы: скалярное и векторное произведения
Ответ: V = 138
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.
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: 30 (p = 0,3), 490 (p = 0,02), −10 (p = 0,68)
Математическое ожидание
E(G) = 30·0,3 + 490·0,02 − 10·0,68 = 12 €
Ответ
E(G) = 12 €
Положительное значение означает, что в среднем вы выигрываете деньги.
17.Описательная статистика
Ответ: s = 9,745
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 = 1,25
Таблица нормального распределения
Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944
Ответ
P = 0,8944
19.Нормальное распределение
Ответ: P = 0,3015
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
μ = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min
Стандартизуйте
z = (33,3 − 32)/2,5 = 0,52
Верхний хвост
P = 1 − Φ(0,52) = 1 − 0,6985 = 0,3015
Ответ
P = 0,3015
20.Нормальное распределение
Ответ: P = 0,7881
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).