Математичний аналіз 1: шпаргалка-підсумок

Аркуші з формулами, ключові кроки методів для кожної теми та 8 задач для практики, з повними розв’язками наприкінці.

Нові задачі Назад до курсу

У вікні друку виберіть «Зберегти як PDF», щоб зберегти копію на пристрої.

1Формули та методи

Границі

Пряма підстановка: спершу спробуйте x = a; 0/0 означає, що треба спростити
Розкладіть на множники й скоротіть: xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Спряжений вираз: (√x − √a)(√x + √a) = x − a
Границі на нескінченності: поділіть на найвищий степінь x; однакові степені дають відношення старших коефіцієнтів
Особлива границя: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
Правило Лопіталя: lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Похідні

Похідна степеня: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Правило добутку: (uv)′ = u′v + uv′
Похідна частки: (u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Ланцюгове правило: f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Основні похідні: (eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Метод

Визначте структуру: сума, добуток, частка чи композиція.
Застосуйте степеневе правило до кожного степеня x.
За потреби використайте правило добутку, частки або ланцюгове правило.
Спростіть і, якщо треба, обчисліть значення в точці.

Оптимізація

Метод: запишіть Q(x) через одну змінну, розв’яжіть Q′(x) = 0, перевірте Q″ або кінці проміжку
Максимум: Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Мінімум: Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Закритий циліндр: V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Прибуток: P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

Інтеграли

Похідна степеня: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Визначений інтеграл: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
Основні інтеграли: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Площа між кривими: ∫_a^b (f − g) dx

Метод

Якщо можливо, перепишіть підінтегральну функцію як суму простих доданків.
Застосуйте степеневе правило: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), і табличні інтеграли для e^x, 1/x, sin і cos.
Використовуйте підстановку, коли бачите функцію разом з її похідною.
Для визначеного інтеграла обчисліть F(b) − F(a).

2Задачі для практики

1.ГраниціСередня

Знайдіть границю L = lim_x→∞ (1 − 2/x)^3x. Дайте десяткове значення.

f(x) = (1 − 2/x)^3xx → ∞

L =

2.ГраниціСкладна

Знайдіть границю L = lim_x→0 ln(1 + 4x)/sin(x), де x у радіанах.

f(x) = ln(1 + 4x)/sin(x)x → 0

L =

3.ПохідніСередня

Нехай f(x) = x·sin(x), x у радіанах. Знайдіть f′(1).

f(x) = x·sin(x)x = 1 rad

f′(1) =

4.ПохідніСкладна

Дотична до f(x) = x² + 3x − 6 у точці x = −1 перетинає вісь y у точці y = b. Знайдіть b.

f(x) = x² + 3x − 6x = −1

b =

5.ОптимізаціяСередня

Відкрита коробка (без кришки) з квадратним дном має вміщувати 108000 cm³. Використайте якнайменше матеріалу, тобто найменшу площу дна разом із чотирма стінками. Знайдіть сторону дна x.

V = 108000 cm³

x = cm

6.ОптимізаціяСкладна

Невелика фірма продає свою продукцію за фіксованою ринковою ціною €75 за одиницю. Виробництво q одиниць коштує C(q) = 400 + 50q + 0,2q² євро. Знайдіть максимальний прибуток P.

p = €75C = 400 + 50q + 0,2q²

P = €

7.ІнтегралиСередня

Обчисліть I = ∫₁³ 5/x dx.

f(x) = 5/x[1, 3]

I =

8.ІнтегралиСкладна

Знайдіть площу A області, обмеженої y = 2x² і y = 4x.

y = 2x²y = 4x

A =

3Розчини

1.Границі

Відповідь: L = 0,002479

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).

Візьміть логарифм

ln L = lim_x→∞ 3·x·ln(1 − 2/x)

Обчисліть

ln(1 + u)/u → 1 при u → 0, тож x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 3·(−2) = −6

Позбудьтеся логарифма

L = e⁻⁶ = 0,002479

Відповідь

L = 0,002479

2.Границі

Відповідь: L = 4

Правило Лопіталя

L = lim_x→0 [4/(1 + 4x)]/[cos x]

Підставте x = 0

L = 4/1 = 4

Відповідь

L = 4

3.Похідні

Відповідь: f′(1) = 1,382

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.

Правила добутку й ланцюгове

f′(x) = sin(x) + x·cos(x)

Підставте

f′(1) = 0,8415 + 1·0,5403 = 1,382

Відповідь

f′(1) = 1,382

4.Похідні

Відповідь: b = −7

Точка і нахил

f(−1) = −8

f′(x) = 2x + 3 → f′(−1) = 1

Дотична при x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −8 − 1·(−1) = −7

Відповідь

b = −7

5.Оптимізація

Відповідь: x = 60 cm

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.

Площа як функція x

S(x) = x² + 432000/x

Прирівняйте похідну до нуля

S″(x) = 2 + 864000/x³ > 0, тож це мінімум.

x³ = 216000 → x = 60 cm

Висота й площа

h = 108000/60² = 30 cm

S = 60² + 432000/60 = 10800 cm²

Відповідь

x = 60 cm

Найкраща відкрита коробка має висоту, що вдвічі менша за ширину.

6.Оптимізація

Відповідь: P = 381,3 €

Функція прибутку

P(q) = 75q − (400 + 50q + 0,2q²) = −0,2q² + 25q − 400

Прирівняйте похідну до нуля

P″(q) = −0,4 < 0, тож це максимум.

25 − 0,4q = 0 → q = 62,5

Максимальний прибуток

P = 25·62,5 − 0,2·62,5² − 400 = €381,3

Відповідь

P = €381,3

7.Інтеграли

Відповідь: I = 5,493

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.

Первісна

F(x) = 5·ln x

Підставте межі

I = 5·(ln 3 − ln 1) = 5·ln 3 = 5,493

Відповідь

I = 5,493

8.Інтеграли

Відповідь: A = 2,667

Точки перетину

2x² = 4x → x = 0, x = 2

Інтегруйте верхню мінус нижню

A = [2x² − 0,6667x³]₀² = 2,667

Відповідь

A = 2,667

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1