Прямокутну ділянку площею 400 m² огороджують з усіх чотирьох боків. Сторона вздовж вулиці довжиною x коштує €30 за метр; інші три сторони — €8 за метр. Знайдіть довжину x сторони вздовж вулиці, за якої вартість мінімальна.
A = 400 m²€30/m€8/m
x = m
6.ОптимізаціяСкладна
Театр продає 880 квитків на виставу по €15. Маркетингове дослідження показує, що кожне підвищення ціни квитка на €1 означає на 20 проданих квитків менше (а кожне зниження на €1 — на 20 більше). Знайдіть ціну квитка p, що максимізує виручку.
880 × €1520 / €1
p = €
7.ІнтегралиСередня
Обчисліть I = ∫₁3 x·ln x dx.
∫₁3 x ln x dx
I =
8.ІнтегралиСкладна
Знайдіть площу A області між параболою y = 9 − x² і віссю x.
y = 9 − x²
A =
3Розчини
1.Границі
Відповідь: L = −3
Границі: спершу спробуйте пряму підстановку. Якщо виходить 0/0, спочатку спростіть: розкладіть на множники й скоротіть спільний множник або помножте на спряжений вираз. При x → ∞ поділіть чисельник і знаменник на найвищий степінь x. Правило Лопіталя: якщо f/g дає 0/0 або ∞/∞, то lim f/g = lim f′/g′, причому чисельник і знаменник диференціюють окремо (а не за правилом частки).
Поділіть на найвищий степінь
(−6 + 5/x2 + 4/x3)/(2 + 2/x2 + 7/x3)
Нехай x → ∞
L = −6/2 = −3
Відповідь
L = −3
При однакових степенях границя дорівнює відношенню старших коефіцієнтів.
2.Границі
Відповідь: L = 2,25
Границі: спершу спробуйте пряму підстановку. Якщо виходить 0/0, спочатку спростіть: розкладіть на множники й скоротіть спільний множник або помножте на спряжений вираз. При x → ∞ поділіть чисельник і знаменник на найвищий степінь x. Правило Лопіталя: якщо f/g дає 0/0 або ∞/∞, то lim f/g = lim f′/g′, причому чисельник і знаменник диференціюють окремо (а не за правилом частки).
Перше застосування
3·sin 3x/(4x) → 0/0
Друге застосування
9·cos 3x/4
Підставте x = 0
L = 9/4 = 2,25
Відповідь
L = 2,25
3.Похідні
Відповідь: f′(3) = 0,4286
Диференціювання: похідна f′(x) — це нахил графіка в точці x. Степеневе правило: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Правило добутку: (uv)′ = u′v + uv′. Ланцюгове правило: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Де f′(x) = 0, графік має горизонтальну дотичну: максимум, мінімум або сідлову точку.
Ланцюгове правило для логарифма
f′(x) = 2x/(x2 + 5)
Підставте
f′(3) = 6/14 = 0,4286
Відповідь
f′(3) = 0,4286
4.Похідні
Відповідь: x = 3
Диференціювання: похідна f′(x) — це нахил графіка в точці x. Степеневе правило: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Правило добутку: (uv)′ = u′v + uv′. Ланцюгове правило: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Де f′(x) = 0, графік має горизонтальну дотичну: максимум, мінімум або сідлову точку.
Похідна
f′(x) = 3x2 − 30x + 63 = 3·(x2 − 10x + 21)
Розв'яжіть f′(x) = 0
x = 3 або x = 7
Що є що
f″(x) = 6x − 30: від'ємна в максимумі, додатна в мінімумі.
f″(3) = −12, f″(7) = 12
x = 3
Відповідь
x = 3
5.Оптимізація
Відповідь: x = 12,98 m
Оптимізація: запишіть величину, яку треба оптимізувати, як функцію однієї змінної, виключивши іншу за допомогою обмеження. Прирівняйте похідну до нуля й розв’яжіть. Перевірте, що критична точка — максимум або мінімум (друга похідна або зміна знака першої похідної) і що вона лежить у допустимому проміжку; кінцева точка, як-от нульова довжина сторони, не є відповіддю.
Вартість як функція x
C(x) = 38x + 6400/x
Прирівняйте похідну до нуля
C″(x) = 12800/x³ > 0, тож це мінімум.
x = √(6400/38) = 12,98 m
y = 400/12,98 = 30,82 m
Мінімальна вартість
C = 38·12,98 + 6400/12,98 = €986,3
Відповідь
x = 12,98 m
6.Оптимізація
Відповідь: p = 29,5 €
Оптимізація: запишіть величину, яку треба оптимізувати, як функцію однієї змінної, виключивши іншу за допомогою обмеження. Прирівняйте похідну до нуля й розв’яжіть. Перевірте, що критична точка — максимум або мінімум (друга похідна або зміна знака першої похідної) і що вона лежить у допустимому проміжку; кінцева точка, як-от нульова довжина сторони, не є відповіддю.
Виручка як функція ціни
n(p) = 1180 − 20p
R(p) = 1180p − 20p²
Прирівняйте похідну до нуля
R″(p) = −40 < 0, тож це максимум.
p = 1180/40 = €29,5
Максимальна виручка
n = 1180 − 20·29,5 = 590
R = 29,5·590 = €17405
Відповідь
p = €29,5
7.Інтеграли
Відповідь: I = 2,944
Інтегрування частинами: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, з правила добутку. Оберіть за u множник, що спрощується після диференціювання (степінь x або ln x), а за dv — множник, який можна проінтегрувати (eˣ, sin x, cos x або x, коли u = ln x). Для визначеного інтеграла обчисліть u·v на обох межах: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Множник x² потребує двох кіл.
Оберіть u та dv
u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Первісна
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Границі
(4,5·ln 3 − 2,25) − (0 − 0,25) = 2,944
Відповідь
I = 2,944
8.Інтеграли
Відповідь: A = 36
Визначені інтеграли: ∫ₐᵇ f(x) dx — це площа зі знаком між графіком і віссю x від a до b. Знайдіть первісну F (F′ = f) і обчисліть F(b) − F(a). Степеневе правило: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Площа між двома кривими — це ∫(верхня − нижня) dx.