Прямокутну ділянку площею 200 m² огороджують з усіх чотирьох боків. Сторона вздовж вулиці довжиною x коштує €40 за метр; інші три сторони — €12 за метр. Знайдіть довжину x сторони вздовж вулиці, за якої вартість мінімальна.
A = 200 m²€40/m€12/m
x = m
6.ОптимізаціяСкладна
Театр продає 360 квитків на виставу по €12. Маркетингове дослідження показує, що кожне підвищення ціни квитка на €1 означає на 10 проданих квитків менше (а кожне зниження на €1 — на 10 більше). Знайдіть максимальну виручку R за виставу.
360 × €1210 / €1
R = €
7.ІнтегралиСередня
Обчисліть I = ∫₀2 x·cos x dx (x у радіанах).
∫₀2 x·cos x dx
I =
8.ІнтегралиСкладна
Обчисліть I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.
∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
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).
Помножте на спряжений вираз
f(x) = 8x/(√(x2 + 8x) + x)
Поділіть на x
f(x) = 8/(√(1 + 8/x) + 1)
Нехай x → ∞
L = 8/(1 + 1) = 4
Відповідь
L = 4
2.Границі
Відповідь: L = 0,125
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
(0,5·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0
Друге застосування
0,25·e0,5x/2
Підставте x = 0
L = 0,25·1/2 = 0,125
Відповідь
L = 0,125
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 = 1
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 − 9x + 6 = 3·(x2 − 3x + 2)
Розв'яжіть f′(x) = 0
x = 1 або x = 2
Що є що
f″(x) = 6x − 9: від'ємна в максимумі, додатна в мінімумі.
f″(1) = −3, f″(2) = 3
x = 1
Відповідь
x = 1
5.Оптимізація
Відповідь: x = 9,608 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) = 52x + 4800/x
Прирівняйте похідну до нуля
C″(x) = 9600/x³ > 0, тож це мінімум.
x = √(4800/52) = 9,608 m
y = 200/9,608 = 20,82 m
Мінімальна вартість
C = 52·9,608 + 4800/9,608 = €999,2
Відповідь
x = 9,608 m
6.Оптимізація
Відповідь: R = 5760 €
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) = 480 − 10p
R(p) = 480p − 10p²
Прирівняйте похідну до нуля
R″(p) = −20 < 0, тож це максимум.
p = 480/20 = €24
Максимальна виручка
n = 480 − 10·24 = 240
R = 24·240 = €5760
Відповідь
R = €5760
7.Інтеграли
Відповідь: I = 0,4024
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 = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x
Первісна
∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x
Границі
(2·sin 2 + cos 2) − (0 + 1) = 0,4024
Відповідь
I = 0,4024
8.Інтеграли
Відповідь: I = 37,59
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.