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 задачіНазад 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
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
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

  1. Визначте структуру: сума, добуток, частка чи композиція.
  2. Застосуйте степеневе правило до кожного степеня x.
  3. За потреби використайте правило добутку, частки або ланцюгове правило.
  4. 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
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Основні інтеграли
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Площа між кривими
∫ab (f − g) dx

Метод

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

2Задачі для практики

1.ГраниціСередня
xyy = L

Знайдіть границю L = limx→∞ (4x3 − 2x + 7)/(x3 + 4x + 4).

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

Знайдіть границю L = limx→0 (1 − cos 4x)/(x²), де x у радіанах.

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

Нехай f(x) = (3x − 1)5. Знайдіть f′(1).

f(x) = (3x − 1)5x = 1
f′(1) =
4.ПохідніСкладна
xyx = −2

Дотична до f(x) = 2x2 − 4x + 2 у точці x = −2 перетинає вісь y у точці y = b. Знайдіть b.

f(x) = 2x2 − 4x + 2x = −2
b =
5.ОптимізаціяСередня
бік до вулиці: €30/m€5/myyx

Прямокутну ділянку площею 200 m² огороджують з усіх чотирьох боків. Сторона вздовж вулиці довжиною x коштує €30 за метр; інші три сторони — €5 за метр. Знайдіть мінімальну загальну вартість C.

A = 200 m²€30/m€5/m
C = €
6.ОптимізаціяСкладна
qP(q)максимум

Невелика фірма продає свою продукцію за фіксованою ринковою ціною €65 за одиницю. Виробництво q одиниць коштує C(q) = 1800 + 48q + 0,02q² євро. Знайдіть максимальний прибуток P.

p = €65C = 1800 + 48q + 0,02q²
P = €
7.ІнтегралиСередня
xy14

Обчисліть I = ∫14 4/x dx.

f(x) = 4/x[1, 4]
I =
8.ІнтегралиСкладна
xyy = x2​y = 2x

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

y = x2y = 2x
A =

3Розчини

1.Границі

Відповідь: L = 4

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

(4 + (−2)/x2 + 7/x3)/(1 + 4/x2 + 4/x3)

Нехай x → ∞

L = 4/1 = 4

Відповідь

L = 4

При однакових степенях границя дорівнює відношенню старших коефіцієнтів.

2.Границі

Відповідь: L = 8

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

4·sin 4x/(2x) → 0/0

Друге застосування

16·cos 4x/2

Підставте x = 0

L = 16/2 = 8

Відповідь

L = 8
3.Похідні

Відповідь: f′(1) = 240

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

f′(x) = 5·(3x − 1)4·3

Підставте

f′(1) = 5·24·3 = 240

Відповідь

f′(1) = 240
4.Похідні

Відповідь: b = −6

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.

Точка і нахил

f(−2) = 18
f′(x) = 4x − 4 → f′(−2) = −12

Дотична при x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 18 − (−12)·(−2) = −6

Відповідь

b = −6
5.Оптимізація

Відповідь: C = 529,2 €

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) = 35x + 2000/x

Прирівняйте похідну до нуля

C″(x) = 4000/x³ > 0, тож це мінімум.

x = √(2000/35) = 7,559 m
y = 200/7,559 = 26,46 m

Мінімальна вартість

C = 35·7,559 + 2000/7,559 = €529,2

Відповідь

C = €529,2
6.Оптимізація

Відповідь: P = 1813 €

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.

Функція прибутку

P(q) = 65q − (1800 + 48q + 0,02q²) = −0,02q2 + 17q − 1800

Прирівняйте похідну до нуля

P″(q) = −0,04 < 0, тож це максимум.

17 − 0,04q = 0 → q = 425

Максимальний прибуток

P = 17·425 − 0,02·425² − 1800 = €1813

Відповідь

P = €1813
7.Інтеграли

Відповідь: I = 5,545

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) = 4·ln x

Підставте межі

I = 4·(ln 4 − ln 1) = 4·ln 4 = 5,545

Відповідь

I = 5,545
8.Інтеграли

Відповідь: A = 1,333

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.

Точки перетину

x2 = 2x → x = 0, x = 2

Інтегруйте верхню мінус нижню

A = [x2 − 0,3333x3]02 = 1,333

Відповідь

A = 1,333

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1