Sınav puanları ortalaması 170 ve standart sapması 10 olan normal dağılımlıdır. 160 puanının z puanı z'yi bulun.
μ = 170σ = 10x = 160
z =
19.Normal dağılımOrta
IQ puanları, ortalaması 100 puan ve standart sapması 15 puan olan normal dağılıma uyar. Hangi oran 95,5 ile 123,25 puan arasındadır? P değerini ondalık sayı olarak verin.
μ = 100σ = 15x1 = 95,5x2 = 123,25
P =
20.Normal dağılımZor
pil ömürleri, ortalaması 500 h ve standart sapması 40 h olan normal dağılıma uyar. Altında kalan değerlerin oranı %97,5 olan x değerini bulun (97,5. yüzdelik).
μ = 500σ = 40P = 97,5%
x = h
3Çözeltiler
1.Limitler
Cevap: L = −0,5
Limitler: önce doğrudan yerine koymayı deneyin. 0/0 verirse önce sadeleştirin: çarpanlarına ayırıp ortak çarpanı sadeleştirin ya da eşlenikle çarpın. x → ∞ iken pay ve paydayı x’in en yüksek kuvvetine bölün. L'Hôpital kuralı: f/g 0/0 veya ∞/∞ veriyorsa lim f/g = lim f′/g′; pay ve paydanın türevi ayrı ayrı alınır (bölüm kuralıyla değil).
Eşlenikle çarpın
f(x) = −3x/(√(9x2 − 3x) + 3x)
x’e bölün
f(x) = −3/(√(9 + (−3)/x) + 3)
x → ∞ alın
L = −3/(3 + 3) = −0,5
Cevap
L = −0,5
2.Limitler
Cevap: L = 1,25
Limitler: önce doğrudan yerine koymayı deneyin. 0/0 verirse önce sadeleştirin: çarpanlarına ayırıp ortak çarpanı sadeleştirin ya da eşlenikle çarpın. x → ∞ iken pay ve paydayı x’in en yüksek kuvvetine bölün. L'Hôpital kuralı: f/g 0/0 veya ∞/∞ veriyorsa lim f/g = lim f′/g′; pay ve paydanın türevi ayrı ayrı alınır (bölüm kuralıyla değil).
L'Hôpital kuralı
L = limx→0 [5/(1 + 5x)]/[4·cos 4x]
x = 0 koyun
L = 5/4 = 1,25
Cevap
L = 1,25
3.Türevler
Cevap: f′(3) = 0,4615
Türev alma: f′(x) türevi grafiğin x noktasındaki eğimidir. Kuvvet kuralı: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Çarpım kuralı: (uv)′ = u′v + uv′. Zincir kuralı: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0 olan yerde grafiğin yatay teğeti vardır: maksimum, minimum ya da eyer noktası.
Logaritma için zincir kuralı
f′(x) = 2x/(x2 + 4)
Yerine koyun
f′(3) = 6/13 = 0,4615
Cevap
f′(3) = 0,4615
4.Türevler
Cevap: b = −29
Türev alma: f′(x) türevi grafiğin x noktasındaki eğimidir. Kuvvet kuralı: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Çarpım kuralı: (uv)′ = u′v + uv′. Zincir kuralı: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0 olan yerde grafiğin yatay teğeti vardır: maksimum, minimum ya da eyer noktası.
Nokta ve eğim
f(3) = 37
f′(x) = 6x + 4 → f′(3) = 22
x = 0'da teğet
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 37 − 22·3 = −29
Cevap
b = −29
5.İntegraller
Cevap: I = 2,333
Belirli integraller: ∫ₐᵇ f(x) dx, a'dan b'ye grafik ile x ekseni arasındaki işaretli alandır. Bir ilkel fonksiyon F (F′ = f) bulun ve F(b) − F(a)'yı hesaplayın. Kuvvet kuralı: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). İki eğri arasındaki alan ∫(üst − alt) dx'tir.
Değişken değiştirme
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u2 du
İntegral alın ve sınırları koyun
I = [u3/3]12 = (8 − 1)/3 = 2,333
Cevap
I = 2,333
6.İntegraller
Cevap: V = 3,351
Dönel cisim hacimleri: y = f(x) eğrisi altındaki x = a’dan x = b’ye bölgeyi x ekseni etrafında döndürmek, x’teki kesiti f(x) yarıçaplı bir disk olan bir cisim oluşturur. Diskleri toplamak V = π∫ₐᵇ f(x)² dx verir. Bölge bir dış R(x) eğrisi ile bir iç r(x) eğrisi arasında olduğunda her dilim bir rondeladır: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Yarıçapların karesini çıkarmadan önce alın.
Kesişim noktaları
1x = 0,5x² → x = 0, x = 2
Rondela (pul) yöntemi
V = π∫₀2 ((1x)² − (0,5x²)²) dx
İntegral alın
V = π(1·2³/3 − 0,25·2⁵/5) = π·1,067 = 3,351
Cevap
V = 3,351
7.Karmaşık sayılar
Cevap: b = 1,368
Kutupsal biçim: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ; r = |z| ve θ = arg z. Dikdörtgen biçime dönüş: a = r cos θ, b = r sin θ. Argüman için bölge gerekir: θ = atan(b/a) yalnızca a > 0 için geçerlidir; a < 0 için 180° ekleyin ya da çıkarın. Kutupsal biçimde çarpma kolaydır: modülleri çarpın, argümanları toplayın; bölmek için modülleri bölün, argümanları çıkarın.
Bileşenler
a = 4·cos(160°) = −3,759
b = 4·sin(160°) = 1,368
Dikdörtgen biçim
z = −3,759 + j1,368
b = 1,368
Cevap
b = 1,368
8.Karmaşık sayılar
Cevap: Im(z₂) = −2
De Moivre ve kökler: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. zⁿ = R∠φ denkleminin tam olarak n kökü vardır; hepsinin modülü R1/n’dir ve argümanları k = 0, 1, …, n − 1 için (φ + 360°·k)/n’dir: bir çember üzerinde eşit aralıklarla, 360°/n arayla dizilirler. p² < 4q olan z² + pz + q = 0 ikinci derece denkleminin karmaşık kökleri z = −p/2 ± j√(q − p²/4)’tür; gerçel katsayılı bir polinomun karmaşık kökleri her zaman a ± jb eşlenik çiftleri hâlindedir.
Köklerin modülü
81/3 = 2
Kökün argümanı
θ₂ = (90° + 360°·2)/3 = 270° → −90°
Dikdörtgen biçim
z₂ = 2·(cos −90° + j sin −90°) = −j2
Im(z₂) = −2
Cevap
Im(z₂) = −2
3 kök, yarıçapı 2 olan çember üzerinde, birbirinden 120° arayla durur.
9.Diferansiyel denklemler
Cevap: k = 0,04178 min⁻¹
Birinci mertebe diferansiyel denklemler: dy/dt = k·y’nin çözümü y = y₀·ekt’dir (k > 0 için büyüme, k < 0 için azalma); T yarı ömrü k = ln 2/T verir. Newton’un soğuma yasası dT/dt = −k·(T − Tₐ), T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt verir. y′ + p(x)·y = q(x) lineer denklemi μ = e∫p dx integrasyon çarpanıyla çözülür: (μy)′ = μq, dolayısıyla μy = ∫μq dx + C.
Sıcaklık farklarının oranı
e−11k = -12/-19
k için çözün
k = ln(-19/-12)/11 = 0,04178 min⁻¹
Cevap
k = 0,04178 min⁻¹
10.Diferansiyel denklemler
Cevap: y(1) = 1,704
Birinci mertebe diferansiyel denklemler: dy/dt = k·y’nin çözümü y = y₀·ekt’dir (k > 0 için büyüme, k < 0 için azalma); T yarı ömrü k = ln 2/T verir. Newton’un soğuma yasası dT/dt = −k·(T − Tₐ), T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt verir. y′ + p(x)·y = q(x) lineer denklemi μ = e∫p dx integrasyon çarpanıyla çözülür: (μy)′ = μq, dolayısıyla μy = ∫μq dx + C.
İntegrasyon çarpanı
μ = e2t
(e2ty)′ = 5et
Genel çözüm
y = 5/1·e−t + C·e−2t = 5·e−t + C·e−2t
Başlangıç koşulu
4 = 5 + C → C = −1
Hesaplayın
y(1) = 5·0,3679 + (−1)·0,1353 = 1,704
Cevap
y(1) = 1,704
11.Matrisler ve determinantlar
Cevap: c22 = −1
Matrisler: 2×2 matrisin determinantı ad − bc'dir. 3×3 için bir satır boyunca açın: her eleman, kendi satırı ve sütunu silinince kalan 2×2 matrisin determinantıyla çarpılır, işaretler + − + şeklinde değişir. Özdeğerler λ, det(A − λI) = 0'ı sağlar; 2×2 için bu λ² − (iz)·λ + det = 0'dır.
Satır çarpı sütun
c22 = 0·(−4) + 1·(−1) = −1
Cevap
c22 = −1
12.Matrisler ve determinantlar
Cevap: λ = 6
Matrisler: 2×2 matrisin determinantı ad − bc'dir. 3×3 için bir satır boyunca açın: her eleman, kendi satırı ve sütunu silinince kalan 2×2 matrisin determinantıyla çarpılır, işaretler + − + şeklinde değişir. Özdeğerler λ, det(A − λI) = 0'ı sağlar; 2×2 için bu λ² − (iz)·λ + det = 0'dır.
Karakteristik denklem
λ² − (6)λ + (0) = 0
Çözün
λ = (6 ± √(36))/2 → λ = 0, 6
λ = 6
Cevap
λ = 6
13.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: compb a = 3,674
Skaler çarpım:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ bir skalerdir. İki vektör arasındaki açıyı verir, cos θ = a·b/(|a|·|b|), ve vektörler dik olduğunda sıfırdır. a’nın b üzerindeki skaler izdüşümü a·b/|b|’dir ve d yer değiştirmesi boyunca hareket eden sabit bir F kuvveti W = F·d işi yapar.
Skaler çarpım
a·b = 0·1 + 5·2 + (−1)·1 = 9
b’nin uzunluğu
|b| = √(1² + 2² + 1²) = 2,449
Skaler izdüşüm
compb a = a·b/|b| = 9/2,449 = 3,674
Cevap
compb a = 3,674
14.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım
Cevap: A = 14,14
Vektörel çarpım:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) her iki vektöre de diktir ve |a × b| = |a|·|b|·sin θ, bu vektörlerin gerdiği paralelkenarın alanıdır (üçgen bunun yarısıdır). Sıra önemlidir: b × a = −(a × b). A noktasına uygulanan F kuvvetinin O noktasına göre momenti MO = r × F’dir; burada r = A − O.
Vektörel çarpım
(a × b)x = aybz − azby = (−2)·2 − 2·3 = −10
(a × b)y = azbx − axbz = 2·3 − (−2)·2 = 10
(a × b)z = axby − aybx = (−2)·3 − (−2)·3 = 0
Alan
A = |a × b| = √((−10)² + 10² + 0²) = 14,14
Cevap
A = 14,14
15.Olasılık
Cevap: N = 21
Olasılık: eşit olasılıklı sonuçlarda P(A) = uygun/toplam. Bağımsız olaylarda çarpılır: P(A ve B) = P(A)·P(B). Tümleyen çoğu zaman işe yarar: P(en az bir) = 1 − P(hiç). Binom: başarı olasılığı p olan n bağımsız denemede P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Kombinasyonlar
C(7, 2) = (7·6)/(2·1) = 21
Cevap
N = 21
16.Olasılık
Cevap: P = 0,01884
Olasılık: eşit olasılıklı sonuçlarda P(A) = uygun/toplam. Bağımsız olaylarda çarpılır: P(A ve B) = P(A)·P(B). Tümleyen çoğu zaman işe yarar: P(en az bir) = 1 − P(hiç). Binom: başarı olasılığı p olan n bağımsız denemede P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Sıfır ve bir arıza
P(X = 0) = 0,47 = 0,001638
P(X = 1) = 7·0,6·0,46 = 0,0172
Toplayın
P = 0,001638 + 0,0172 = 0,01884
Cevap
P = 0,01884
17.Betimsel istatistik
Cevap: s = 15,21
Betimsel istatistik: ortalama, toplamın n'ye bölümüdür; medyan, sıralanmış verinin ortadaki değeridir (n çiftse ortadaki iki değerin ortalaması). Örneklem standart sapması s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z puanı z = (x − μ)/σ, bir değerin ortalamadan kaç standart sapma uzakta olduğunu söyler.
Betimsel istatistik: ortalama, toplamın n'ye bölümüdür; medyan, sıralanmış verinin ortadaki değeridir (n çiftse ortadaki iki değerin ortalaması). Örneklem standart sapması s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z puanı z = (x − μ)/σ, bir değerin ortalamadan kaç standart sapma uzakta olduğunu söyler.
Standartlaştırın
z = (160 − 170)/10 = −1
Cevap
z = −1
19.Normal dağılım
Cevap: P = 0,5573
Normal dağılım: bir x değerini z = (x − μ)/σ ile z puanına çevirin; z, ortalamadan kaç standart sapma uzakta olunduğunu sayar. z tablosu (ya da Φ(z)) z’nin solundaki alanı, yani P(X < x) değerini verir. Sağdaki alan 1 − Φ(z), iki değer arasındaki alan ise bu iki alanın farkıdır.
z puanları
z₁ = (95,5 − 100)/15 = −0,3
z₂ = (123,25 − 100)/15 = 1,55
Aradaki alan
P = Φ(1,55) − Φ(−0,3) = 0,9394 − 0,3821 = 0,5573
Cevap
P = 0,5573
20.Normal dağılım
Cevap: x = 578,4 h
Normal dağılım: bir x değerini z = (x − μ)/σ ile z puanına çevirin; z, ortalamadan kaç standart sapma uzakta olunduğunu sayar. z tablosu (ya da Φ(z)) z’nin solundaki alanı, yani P(X < x) değerini verir. Sağdaki alan 1 − Φ(z), iki değer arasındaki alan ise bu iki alanın farkıdır.