Прямокутну ділянку площею 400 m² огороджують з усіх чотирьох боків. Сторона вздовж вулиці довжиною x коштує €40 за метр; інші три сторони — €10 за метр. Знайдіть довжину x сторони вздовж вулиці, за якої вартість мінімальна.
A = 400 m²€40/m€10/m
x = m
6.ОптимізаціяСкладна
Театр продає 2550 квитків на виставу по €25. Маркетингове дослідження показує, що кожне підвищення ціни квитка на €1 означає на 50 проданих квитків менше (а кожне зниження на €1 — на 50 більше). Знайдіть ціну квитка p, що максимізує виручку.
2550 × €2550 / €1
p = €
7.ІнтегралиСередня
Область під y = 0,5x від x = 0 до x = 4 обертається навколо осі x. Знайдіть об’єм V цього тіла (конуса).
y = 0,5x0 ≤ x ≤ 4
V =
8.ІнтегралиСкладна
Область між прямою y = 4x і параболою y = 2x² обертається навколо осі x. Знайдіть об’єм V цього тіла.
y = 4xy = 2x²
V =
3Розчини
1.Границі
Відповідь: L = 0,01832
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 = limx→∞ 2·x·ln(1 − 2/x)
Обчисліть
ln(1 + u)/u → 1 при u → 0, тож x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 2·(−2) = −4
Позбудьтеся логарифма
L = e−4 = 0,01832
Відповідь
L = 0,01832
2.Границі
Відповідь: L = 1,125
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
(1,5·e1,5x − 1,5)/(2x) → 0/0
Друге застосування
2,25·e1,5x/2
Підставте x = 0
L = 2,25·1/2 = 1,125
Відповідь
L = 1,125
3.Похідні
Відповідь: f′(0.5) = 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(2x) + 2x·cos(2x)
Підставте
f′(0,5) = 0,8415 + 1·0,5403 = 1,382
Відповідь
f′(0,5) = 1,382
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 − 27x + 54 = 3·(x2 − 9x + 18)
Розв'яжіть f′(x) = 0
x = 3 або x = 6
Що є що
f″(x) = 6x − 27: від'ємна в максимумі, додатна в мінімумі.
f″(3) = −9, f″(6) = 9
x = 3
Відповідь
x = 3
5.Оптимізація
Відповідь: x = 12,65 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) = 50x + 8000/x
Прирівняйте похідну до нуля
C″(x) = 16000/x³ > 0, тож це мінімум.
x = √(8000/50) = 12,65 m
y = 400/12,65 = 31,62 m
Мінімальна вартість
C = 50·12,65 + 8000/12,65 = €1265
Відповідь
x = 12,65 m
6.Оптимізація
Відповідь: p = 38 €
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) = 3800 − 50p
R(p) = 3800p − 50p²
Прирівняйте похідну до нуля
R″(p) = −100 < 0, тож це максимум.
p = 3800/100 = €38
Максимальна виручка
n = 3800 − 50·38 = 1900
R = 38·1900 = €72200
Відповідь
p = €38
7.Інтеграли
Відповідь: V = 16,76
Об’єми тіл обертання: обертання області під y = f(x) від x = a до x = b навколо осі x дає тіло, поперечний переріз якого в точці x — круг радіуса f(x). Сума кругів дає V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Якщо область лежить між зовнішньою кривою R(x) і внутрішньою r(x), кожен зріз — шайба: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Радіуси підносьте до квадрата до віднімання.
Метод дисків
V = π∫₀4 0,25x² dx
Інтегруйте
V = π·0,25·4³/3 = 16,76
Відповідь
V = 16,76
Перевірка: конус радіуса 2 і висоти 4 має (1/3)πr²h = 16,76.
8.Інтеграли
Відповідь: V = 53,62
Об’єми тіл обертання: обертання області під y = f(x) від x = a до x = b навколо осі x дає тіло, поперечний переріз якого в точці x — круг радіуса f(x). Сума кругів дає V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Якщо область лежить між зовнішньою кривою R(x) і внутрішньою r(x), кожен зріз — шайба: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Радіуси підносьте до квадрата до віднімання.