Знайдіть площу A області між параболою y = 4 − x² і віссю x.
y = 4 − x²
A =
7.Комплексні числаСередня
Запишіть z = 6∠110° в алгебраїчній формі a + jb і дайте дійсну частину a.
r = 6θ = 110°
a =
8.Комплексні числаСкладна
Скористайтеся формулою Муавра, щоб знайти дійсну частину z⁴ для z = 1 + j.
z = 1 + jn = 4
Re(z⁴) =
9.Диференціальні рівнянняСередня
Розв’яжіть y″ + 4y′ + 4y = 0 при y(0) = 1 і y′(0) = 0. Знайдіть y(2).
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 1y′(0) = 0
y(2) =
10.Диференціальні рівнянняСкладна
Система підпорядковується y″ + 4y′ + 20y = 20 для t ≥ 0, починаючи зі стану спокою: y(0) = 0, y′(0) = 0. Знайдіть y(1); кути в радіанах.
y″ + 4y′ + 20y = 20y(0) = 0y′(0) = 0
y(1) =
11.Матриці та визначникиСередня
Знайдіть визначник det A поданої матриці 3×3 A.
A = [−2 3 2; 0 −2 1; 5 3 5]
det A =
12.Матриці та визначникиСкладна
Знайдіть більше власне значення λ поданої матриці A.
A = [5 6; −9 −10]
λ =
13.Вектори: скалярний і векторний добуткиСередня
Знайдіть кут θ між векторами a = (1, −5, 2) і b = (2, 5, 2) у градусах.
a = (1, −5, 2)b = (2, 5, 2)
θ = °
14.Вектори: скалярний і векторний добуткиСкладна
Знайдіть об’єм V паралелепіпеда, ребра якого з однієї вершини — a = (−1, −4, 4), b = (−1, 0, 2) і c = (2, −4, 0).
a = (−1, −4, 4)b = (−1, 0, 2)c = (2, −4, 0)
V =
15.ІмовірністьСередня
Для показаного розподілу знайдіть дисперсію Var(X) величини X.
x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,15, 0,35, 0,2, 0,1, 0,2
Var(X) =
16.ІмовірністьСкладна
Тест має 10 питань з варіантами відповідей. Студентка, яка вгадує, відповідає правильно на кожне з імовірністю 0,2, незалежно. Яка ймовірність P рівно 3 правильних відповідей?
Оцінки за іспит розподілені нормально із середнім 50 і стандартним відхиленням 5. Знайдіть z-оцінку z для результату 57,5.
μ = 50σ = 5x = 57,5
z =
19.Нормальний розподілСередня
Перетягніть z так, щоб заштрихована площа під стандартною нормальною кривою праворуч від z дорівнювала 0,8907. Знайдіть z до двох знаків після коми.
A = 0,8907
z =
20.Нормальний розподілСкладна
строки служби батарейок нормально розподілені із середнім 500 h і стандартним відхиленням 40 h. Перетягніть межу так, щоб заштриховані нижні 10% були ліворуч від неї. Знайдіть межу x.
μ = 500 hσ = 40 h10%
x = h
3Розчини
1.Границі
Відповідь: L = 7,389
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 + 1/x)
Обчисліть
ln(1 + u)/u → 1 при u → 0, тож x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 2·1 = 2
Позбудьтеся логарифма
L = e2 = 7,389
Відповідь
L = 7,389
2.Границі
Відповідь: L = 0,5
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).
Правило Лопіталя
L = limx→0 [1/(1 + x)]/[2·cos 2x]
Підставте x = 0
L = 1/2 = 0,5
Відповідь
L = 0,5
3.Похідні
Відповідь: f′(1.5) = 1,104
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′(1,5) = 0,9975 + 1,5·0,07074 = 1,104
Відповідь
f′(1,5) = 1,104
4.Похідні
Відповідь: x = 5
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 − 18x + 15 = 3·(x2 − 6x + 5)
Розв'яжіть f′(x) = 0
x = 1 або x = 5
Що є що
f″(x) = 6x − 18: від'ємна в максимумі, додатна в мінімумі.
f″(1) = −12, f″(5) = 12
x = 5
Відповідь
x = 5
5.Інтеграли
Відповідь: I = 41,33
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.
Заміна змінної
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u2 du
Проінтегруйте й підставте межі
I = [u3/3]15 = (125 − 1)/3 = 41,33
Відповідь
I = 41,33
6.Інтеграли
Відповідь: A = 10,67
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.
Нулі
4 − x² = 0 → x = ±2
Інтегруйте
A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67
Відповідь
A = 10,67
7.Комплексні числа
Відповідь: a = −2,052
Полярна форма: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, де r = |z| і θ = arg z. Назад до алгебраїчної форми: a = r cos θ, b = r sin θ. Для аргументу потрібна чверть: θ = atan(b/a) лише за a > 0; за a < 0 додайте або відніміть 180°. У полярній формі множення просте: перемножте модулі й додайте аргументи; для ділення поділіть модулі й відніміть аргументи.
Складові
a = 6·cos(110°) = −2,052
b = 6·sin(110°) = 5,638
Алгебраїчна форма
z = −2,052 + j5,638
a = −2,052
Відповідь
a = −2,052
8.Комплексні числа
Відповідь: Re(z⁴) = −4
Формула Муавра та корені: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Рівняння zⁿ = R∠φ має рівно n коренів, усі з модулем R1/n, з аргументами (φ + 360°·k)/n для k = 0, 1, …, n − 1: вони лежать рівномірно на колі, на відстані 360°/n один від одного. Квадратне рівняння z² + pz + q = 0 за p² < 4q має комплексні корені z = −p/2 ± j√(q − p²/4); многочлен з дійсними коефіцієнтами завжди має комплексні корені спряженими парами a ± jb.
Полярна форма
z = 1 + j = √2∠45°
Муавр
z⁴ = (√2)⁴∠180° = 4∠180°
Алгебраїчна форма
z⁴ = 4·(cos 180° + j sin 180°) = −4
Re(z⁴) = −4
Відповідь
Re(z⁴) = −4
9.Диференціальні рівняння
Відповідь: y(2) = 0,09158
Лінійні рівняння другого порядку: для y″ + b·y′ + c·y = 0 шукайте y = ert: це дає характеристичне рівняння r² + b·r + c = 0. Два дійсні корені r₁ ≠ r₂ дають y = A·er₁t + B·er₂t (надкритичне демпфування); подвійний корінь r дає y = (A + Bt)·ert (критичне демпфування); комплексні корені −α ± jω дають y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (докритичне демпфування, коливання). Початкові значення y(0) і y′(0) визначають A і B. У вигляді y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 величина ωn — власна частота, а ζ — коефіцієнт демпфування: при ζ < 1 є коливання. При сталому вході y″ + by′ + cy = c·K розв’язок — усталене значення K плюс вільна складова.
Подвійний корінь
(r + 2)² = 0 → r = −2
Сталі
A = y(0) = 1
y′(0) = B − 2A → B = 0 + 2 = 2
Обчисліть
y(2) = (1 + 2·2)·e−4 = 0,09158
Відповідь
y(2) = 0,09158
10.Диференціальні рівняння
Відповідь: y(1) = 1,14
Лінійні рівняння другого порядку: для y″ + b·y′ + c·y = 0 шукайте y = ert: це дає характеристичне рівняння r² + b·r + c = 0. Два дійсні корені r₁ ≠ r₂ дають y = A·er₁t + B·er₂t (надкритичне демпфування); подвійний корінь r дає y = (A + Bt)·ert (критичне демпфування); комплексні корені −α ± jω дають y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (докритичне демпфування, коливання). Початкові значення y(0) і y′(0) визначають A і B. У вигляді y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 величина ωn — власна частота, а ζ — коефіцієнт демпфування: при ζ < 1 є коливання. При сталому вході y″ + by′ + cy = c·K розв’язок — усталене значення K плюс вільна складова.
Усталене значення та корені
yss = 1, r = −2 ± 4j
Сталі за початковими значеннями
y(0) = 1 + A = 0 → A = −1
y′(0) = −2A + 4B = 0 → B = −0,5
Обчисліть
y(1) = 1·(1 − e−2(cos 4 + 0,5·sin 4)) = 1,14
Відповідь
y(1) = 1,14
11.Матриці та визначники
Відповідь: det A = 61
Матриці: визначник матриці 2×2 дорівнює ad − bc. Для 3×3 розкладіть за рядком: кожен елемент множиться на визначник матриці 2×2, що залишається після викреслення його рядка і стовпця, зі знаками, що чергуються: + − +. Власні значення λ задовольняють det(A − λI) = 0; для 2×2 це λ² − (слід)·λ + det = 0.
Мінори 2×2 першого рядка
M₁₁ = −13, M₁₂ = −5, M₁₃ = 10
Розклад за рядком
det A = (−2)·(−13) − 3·(−5) + 2·10 = 61
Відповідь
det A = 61
12.Матриці та визначники
Відповідь: λ = −1
Матриці: визначник матриці 2×2 дорівнює ad − bc. Для 3×3 розкладіть за рядком: кожен елемент множиться на визначник матриці 2×2, що залишається після викреслення його рядка і стовпця, зі знаками, що чергуються: + − +. Власні значення λ задовольняють det(A − λI) = 0; для 2×2 це λ² − (слід)·λ + det = 0.
Характеристичне рівняння
λ² − (−5)λ + (4) = 0
Розв’яжіть
λ = (−5 ± √(9))/2 → λ = −4, −1
λ = −1
Відповідь
λ = −1
13.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: θ = 127,1 °
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
Скалярний добуток
a·b = 1·2 + (−5)·5 + 2·2 = −19
Модулі
|a| = √(1² + (−5)² + 2²) = 5,477
|b| = √(2² + 5² + 2²) = 5,745
Кут
cos θ = −19/(5,477·5,745) = −0,6039
θ = arccos(−0,6039) = 127,1°
Відповідь
θ = 127,1°
14.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: V = 8
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
Векторний добуток b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = 0·0 − 2·(−4) = 8
(b × c)y = bzcx − bxcz = 2·2 − (−1)·0 = 4
(b × c)z = bxcy − bycx = (−1)·(−4) − 0·2 = 4
Скалярний добуток з a
a·(b × c) = (−1)·8 + (−4)·4 + 4·4 = −8
V = |−8| = 8
Відповідь
V = 8
15.Імовірність
Відповідь: Var(X) = 1,827
Дискретні випадкові величини: розподіл імовірностей перелічує всі значення x, яких може набувати величина, з імовірністю p(x); імовірності лежать між 0 і 1 та в сумі дають 1. Математичне сподівання (середнє) — E(X) = Σx·p(x), довгострокове середнє. Дисперсія — Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², а середнє квадратичне відхилення σ = √Var(X). Для лінійної зміни Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) і σY = |a|·σX; додавання сталої не змінює розкид.
Імовірність: за рівноможливих наслідків P(A) = сприятливі/усі. Для незалежних подій імовірності множать: P(A і B) = P(A)·P(B). Часто допомагає протилежна подія: P(хоча б одна) = 1 − P(жодної). Біноміальний розподіл: у n незалежних випробуваннях з імовірністю успіху p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Описова статистика: середнє — сума, поділена на n; медіана — середнє значення впорядкованих даних (середнє двох середніх при парному n). Вибіркове стандартне відхилення s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z-оцінка z = (x − μ)/σ показує, на скільки стандартних відхилень значення віддалене від середнього.
Описова статистика: середнє — сума, поділена на n; медіана — середнє значення впорядкованих даних (середнє двох середніх при парному n). Вибіркове стандартне відхилення s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z-оцінка z = (x − μ)/σ показує, на скільки стандартних відхилень значення віддалене від середнього.
Стандартизуйте
z = (57,5 − 50)/5 = 1,5
Відповідь
z = 1,5
19.Нормальний розподіл
Відповідь: z = −1,23
Від площі назад до z: Φ(z) — це площа ліворуч від z. Для лівої площі хвоста A знайдіть у таблиці z, для якого Φ(z) = A. Права площа хвоста A означає Φ(z) = 1 − A. Центральна площа A між −z і z лишає (1 − A)/2 у кожному хвості, тож Φ(z) = (1 + A)/2. Для значення x використовуйте x = μ + zσ.
Площа ліворуч від z
Φ(z) = 1 − 0,8907 = 0,1093
Читайте таблицю z у зворотному напрямку
Знайдіть 0,1093 усередині таблиці й зчитайте z.
z = −1,23
Відповідь
z = −1,23
20.Нормальний розподіл
Відповідь: x = 449 h
Від площі назад до z: Φ(z) — це площа ліворуч від z. Для лівої площі хвоста A знайдіть у таблиці z, для якого Φ(z) = A. Права площа хвоста A означає Φ(z) = 1 − A. Центральна площа A між −z і z лишає (1 − A)/2 у кожному хвості, тож Φ(z) = (1 + A)/2. Для значення x використовуйте x = μ + zσ.