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→∞ (−x3 + x + 7)/(4x3 + 5x + 7).

f(x) = (−x3 + x + 7)/(4x3 + 5x + 7)x → ∞
L =
2.ПределыСложная
xyx = 0

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

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

Пусть f(x) = ln(2x2 + 5). Найдите f′(−1).

f(x) = ln(2x2 + 5)x = −1
f′(−1) =
4.ПроизводныеСложная
xyx = 1

Касательная к f(x) = x2 + x + 5 в точке x = 1 пересекает ось y в точке y = b. Найдите b.

f(x) = x2 + x + 5x = 1
b =
5.ИнтегралыСредняя
xy3y = √(x)

Область под y = √(x) от x = 0 до x = 3 вращается вокруг оси x. Найдите объём V полученного тела (параболоида).

y = √(x)0 ≤ x ≤ 3
V =
6.ИнтегралыСложная
xy−22

Найдите площадь A области между параболой y = 4 − x² и осью x.

y = 4 − x²
A =
7.Комплексные числаСредняя
ReIm22−2−244−4−4z₁z₂w

Даны z₁ = 3∠150° и z₂ = 1,5∠80°. Найдите мнимую часть w = z₁·z₂.

z₁ = 3∠150°z₂ = 1,5∠80°
Im(w) =
8.Комплексные числаСложная
ReIm22−2−244−4−4z₀z₁

Корни уравнения zⁿ = w при n = 2 и w = 16∠0° равны zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1. Найдите действительную часть z₁.

w = 16∠0°n = 2k = 1
Re(z₁) =
9.Дифференциальные уравненияСредняя
tyy(0) = 2y(1) = ?

Решите y″ + 8y′ + 16y = 0 при y(0) = 2 и y′(0) = -2. Найдите y(1).

y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 2y′(0) = -2
y(1) =
10.Дифференциальные уравненияСложная
t (min)m (kg)95 minm = ?

В баке 400 L воды, в которой растворено 5 kg соли. Рассол с содержанием соли 0,25 kg на литр поступает со скоростью 2 L/min, а хорошо перемешанный раствор вытекает с той же скоростью. Сколько соли m будет в баке через 95 min?

V = 400 Lm0 = 5 kgc = 0,25 kg/Lr = 2 L/min
m = kg
11.Матрицы и определителиСредняя
A =−42−24032−14

Найдите определитель det A показанной матрицы 3×3 A.

A = [−4 2 −2; 4 0 3; 2 −1 4]
det A =
12.Матрицы и определителиСложная
A =261−3

Найдите большее собственное значение λ показанной матрицы A.

A = [2 6; 1 −3]
λ =
13.Векторы: скалярное и векторное произведенияСредняя
xyzab

Найдите угол θ между векторами a = (5, −4, −4) и b = (−2, −1, −2) в градусах.

a = (5, −4, −4)b = (−2, −1, −2)
θ = °
14.Векторы: скалярное и векторное произведенияСложная
xyzab

Для a = (3, 6, 1) и b = (3, 4, −3) найдите x-компоненту (a × b)x векторного произведения a × b.

a = (3, 6, 1)b = (3, 4, −3)
(a × b)x =
15.ВероятностьСредняя
красные: 8синие: 9

В мешочке 8 красных и 9 синих шаров. Вы вынимаете два шара, не возвращая первый. Какова вероятность P, что оба красные?

8 / 9
P =
16.ВероятностьСложная
€p(x)−30,7360,25270,02

Игра стоит €3. Вы выигрываете €9 с вероятностью 0,25 и €30 с вероятностью 0,02; в остальных случаях вы ничего не выигрываете. Ставка не возвращается. Найдите ожидаемый чистый выигрыш E(G) за одну игру.

ставка = €3€9: p = 0,25€30: p = 0,02
E(G) = €
17.Описательная статистикаСредняя
152025303540455055

Найдите выборочное стандартное отклонение s данных: 51, 58, 14, 46, 16.

n = 5
s =
18.Описательная статистикаСложная
z −2−1012

Баллы за экзамен распределены нормально со средним 170 и стандартным отклонением 20. Найдите z-оценку z для результата 146.

μ = 170σ = 20x = 146
z =
19.Нормальное распределениеСредняя
−3−2−10123zзакрашенная площадь справа от z = 0,8133

Перетащите z так, чтобы закрашенная площадь под стандартной нормальной кривой справа от z была равна 0,8133. Найдите z с точностью до двух знаков.

A = 0,8133
z =
20.Нормальное распределениеСложная
0,05 mm0D − d?

Диаметры отверстий D нормально распределены со средним 25,05 mm и стандартным отклонением 0,01 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 = 0,01 mmвал: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =

3Растворы

1.Пределы

Ответ: L = −0,25

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

(−1 + 1/x2 + 7/x3)/(4 + 5/x2 + 7/x3)

Пусть x → ∞

L = −1/4 = −0,25

Ответ

L = −0,25

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).

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′(−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 = 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.

Точка и наклон

f(1) = 7
f′(x) = 2x + 1 → f′(1) = 3

Касательная при x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 7 − 3·1 = 4

Ответ

b = 4
5.Интегралы

Ответ: V = 14,14

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∫₀3 x dx

Интегрируйте

V = π·1·3²/2 = 14,14

Ответ

V = 14,14
6.Интегралы

Ответ: A = 10,67

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

4 − x² = 0 → x = ±2

Интегрируйте

A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67

Ответ

A = 10,67
7.Комплексные числа

Ответ: Im(w) = −3,447

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| = 3 · 1,5 = 4,5
θ = 150° + 80° = 230° → −130°

Алгебраическая форма

Re(w) = 4,5·cos(−130°) = −2,893
Im(w) = 4,5·sin(−130°) = −3,447
Im(w) = −3,447

Ответ

Im(w) = −3,447
8.Комплексные числа

Ответ: Re(z₁) = −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.

Модуль корней

161/2 = 4

Аргумент корня

θ₁ = (0° + 360°·1)/2 = 180°

Алгебраическая форма

z₁ = 4·(cos 180° + j sin 180°) = −4
Re(z₁) = −4

Ответ

Re(z₁) = −4

2 корней лежат на окружности радиуса 4 с угловым шагом 180°.

9.Дифференциальные уравнения

Ответ: y(1) = 0,1465

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) = 2
y′(0) = B − 4A → B = -2 + 8 = 6

Вычислите

y(1) = (2 + 6·1)·e−4 = 0,1465

Ответ

y(1) = 0,1465
10.Дифференциальные уравнения

Ответ: m = 40,92 kg

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.

Составьте уравнение

dm/dt = 2·0,25 − (2/400)·m = 0,5 − 0,005·m

Решите

Интегрирующий множитель равен ert/V; решение стремится к равновесному значению c·V.

m(t) = 100 + (−95)·e−t/200

Подставьте t

m(95) = 100 + (−95)·0,6219 = 40,92 kg

Ответ

m = 40,92 kg
11.Матрицы и определители

Ответ: det A = −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.

Миноры 2×2 первой строки

M₁₁ = 3, M₁₂ = 10, M₁₃ = −4

Разложение по строке

det A = (−4)·3 − 2·10 + (−2)·(−4) = −24

Ответ

det A = −24
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 − (−1)λ + (−12) = 0

Решите

λ = (−1 ± √(49))/2 → λ = −4, 3
λ = 3

Ответ

λ = 3
13.Векторы: скалярное и векторное произведения

Ответ: θ = 84,93 °

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

a·b = 5·(−2) + (−4)·(−1) + (−4)·(−2) = 2

Модули

|a| = √(5² + (−4)² + (−4)²) = 7,55
|b| = √((−2)² + (−1)² + (−2)²) = 3

Угол

cos θ = 2/(7,55·3) = 0,0883
θ = arccos(0,0883) = 84,93°

Ответ

θ = 84,93°
14.Векторы: скалярное и векторное произведения

Ответ: (a × b)x = −22

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 = 6·(−3) − 1·4 = −22
(a × b)y = azbx − axbz = 1·3 − 3·(−3) = 12
(a × b)z = axby − aybx = 3·4 − 6·3 = −6

Искомая компонента

(a × b)x = −22

Ответ

(a × b)x = −22

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

15.Вероятность

Ответ: P = 0,2059

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 = 8/17 · 7/16 = 56/272 = 0,2059

Ответ

P = 0,2059
16.Вероятность

Ответ: E(G) = −0,15 €

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 = 0,25), 27 (p = 0,02), −3 (p = 0,73)

Математическое ожидание

E(G) = 6·0,25 + 27·0,02 − 3·0,73 = −0,15 €

Ответ

E(G) = −0,15 €

Отрицательное значение означает, что в среднем вы теряете деньги.

17.Описательная статистика

Ответ: s = 20,54

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 = 185/5 = 37

Квадраты отклонений

Σ(x − x̄)² = 14² + 21² + (−23)² + 9² + (−21)² = 1688

Стандартное отклонение

s = √(1688/4) = 20,54

Ответ

s = 20,54
18.Описательная статистика

Ответ: z = −1,2

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 = (146 − 170)/20 = −1,2

Ответ

z = −1,2
19.Нормальное распределение

Ответ: z = −0,89

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 − 0,8133 = 0,1867

Читайте таблицу z в обратную сторону

Найдите 0,1867 внутри таблицы и считайте z.

z = −0,89

Ответ

z = −0,89
20.Нормальное распределение

Ответ: P = 0,9875

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 = 0,02236 mm

Стандартизуйте

z = (0 − 0,05)/0,02236 = −2,24

Вероятность

P = 1 − Φ(−2,24) = 0,9875

Ответ

P = 0,9875

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics