Вища математика: шпаргалка-підсумок

Аркуші з формулами, ключові кроки методів для кожної теми та 20 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.

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).

Комплексні числа

Алгебраїчна форма
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Модуль і аргумент
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Полярна та показникова форми
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Ділення
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Добуток і частка
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
Муавр
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Корені n-го степеня
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Квадратне рівняння з p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Метод

  1. Оберіть форму, що підходить для операції: алгебраїчну a + jb для додавання й віднімання, полярну r∠θ для множення, ділення, степенів і коренів.
  2. Розкривайте дужки з j² = −1; діліть, помноживши чисельник і знаменник на спряжене знаменника.
  3. Перетворюйте за r = √(a² + b²) і θ за ескізом точки (перевірте чверть), а назад — за a = r cos θ, b = r sin θ.
  4. Для степенів користуйтеся формулою Муавра, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; для zⁿ = R∠φ випишіть усі n коренів R1/n∠((φ + 360°k)/n).

Диференціальні рівняння

Експоненціальне зростання/спадання
dy/dt = ky → y = y0ekt
Період напіврозпаду
k = ln 2 / t½
Закон охолодження Ньютона
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Інтегрувальний множник
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Бак змішування
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Матриці та визначники

визначник 2×2
det = ad − bc
Обернена матриця 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Продукт
(AB)ij = Σk AikBkj
Власні значення
det(A − λI) = 0
Правило Крамера
xi = det(Ai)/det(A)

Вектори: скалярний і векторний добутки

Модуль
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Одиничний вектор
û = a/|a|
Компоненти за кутом
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Скалярний добуток
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Скалярна проєкція a на b
a·b/|b|
Робота
W = F·d
Векторний добуток
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Площі
паралелограм |a × b|, трикутник ½|a × b|
Момент відносно O
MO = r × F, r = A − O
Об’єм паралелепіпеда
V = |a·(b × c)|

Метод

  1. Запишіть кожен вектор у компонентах; для сили, заданої модулем і кутом, використовуйте F·cos θ і F·sin θ.
  2. Для довжин і напрямів використовуйте модуль √(x² + y² + z²) та одиничний вектор a/|a|.
  3. Скалярний добуток використовуйте для кутів, проєкцій, перпендикулярності й роботи: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Векторний добуток використовуйте для перпендикулярних векторів, площ і моментів: акуратно запишіть три компоненти, зберігаючи порядок a × b.

Імовірність

Протилежна подія
P(not A) = 1 − P(A)
Правило додавання
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Незалежні події
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Умовна ймовірність
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Біноміальний розподіл
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Описова статистика

Середнє
x̄ = Σx/n
Вибіркове стандартне відхилення
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Медіана
серединне значення впорядкованих даних
z-оцінка
z = (x − μ)/σ
Нормальний розподіл
68% у межах ±1σ, 95% у межах ±2σ

Нормальний розподіл

z-оцінка
z = (x − μ)/σ
Менше за x
P(X < x) = Φ(z)
Більше за x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Між
Φ(z2) − Φ(z1)
Процентиль
x = μ + z·σ

Метод

  1. Переведіть значення в z-оцінку: z = (x − μ)/σ.
  2. Знайдіть Φ(z) — площу ліворуч від z.
  3. Для площі праворуч використайте 1 − Φ(z); для інтервалу відніміть дві ліві площі.
  4. Для процентиля дійте у зворотному порядку: знайдіть z для площі, потім x = μ + z·σ.

2Задачі для практики

1.ГраниціСередня
xyy = L

Знайдіть границю L = limx→∞ (√(9x2 + 2x) − 3x).

f(x) = √(9x2 + 2x) − 3xx → ∞
L =
2.ГраниціСкладна
xyx = 0

Знайдіть границю L = limx→0 (1 − cos 5x)/(2x²), де x у радіанах.

f(x) = (1 − cos 5x)/(2x²)x → 0
L =
3.ПохідніСередня
xyx = 1,5

Нехай f(x) = x·sin(2x), x у радіанах. Знайдіть f′(1,5).

f(x) = x·sin(2x)x = 1,5 rad
f′(1.5) =
4.ПохідніСкладна
xyx = −2

Дотична до f(x) = 3x2 − 5x − 4 у точці x = −2 перетинає вісь y у точці y = b. Знайдіть b.

f(x) = 3x2 − 5x − 4x = −2
b =
5.ІнтегралиСередня
xy13

Обчисліть I = ∫13 5/x dx.

f(x) = 5/x[1, 3]
I =
6.ІнтегралиСкладна
xy−22

Знайдіть площу A області між параболою y = 4 − x² і віссю x.

y = 4 − x²
A =
7.Комплексні числаСередня
ReIm11−1−122−2−2θz

Число z = 2,5·e−j1,8 має кут у радіанах. Знайдіть його уявну частину b.

r = 2,5θ = −1,8 rad
b =
8.Комплексні числаСкладна
ReIm11−1−122−2−2θz

Знайдіть дійсну частину (1 + j2)⁵.

z = 1 + j2n = 5
Re(z⁵) =
9.Диференціальні рівнянняСередня
tyy(0) = 1y(1) = ?

Розв’яжіть y″ + 8y′ + 16y = 0 при y(0) = 1 і y′(0) = -1. Знайдіть y(1).

y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 1y′(0) = -1
y(1) =
10.Диференціальні рівнянняСкладна
tyy(0) = 5y(1,5) = ?

Розв’яжіть y″ + 3y′ + 27,25y = 0 при y(0) = 5 і y′(0) = 0 (відпущено зі стану спокою). Знайдіть y(1,5); кути в радіанах.

y″ + 3y′ + 27,25y = 0y(0) = 5y′(0) = 0
y(1.5) =
11.Матриці та визначникиСередня
A =−4−5−50B =−36−44

Нехай C = AB для поданих матриць. Знайдіть елемент c12 (рядок 1, стовпець 2).

A = [−4 −5; −5 0]B = [−3 6; −4 4]
c12 =
12.Матриці та визначникиСкладна
A =−3−3−2−3b =1110

Розв'яжіть систему −3x − 3y = 11 і −2x − 3y = 10. Знайдіть x.

−3x − 3y = 11−2x − 3y = 10
x =
13.Вектори: скалярний і векторний добуткиСередня
xyzab

Знайдіть скалярний добуток a·b векторів a = (−5, 2, −1) і b = (4, 5, 2).

a = (−5, 2, −1)b = (4, 5, 2)
a·b =
14.Вектори: скалярний і векторний добуткиСкладна
xyzrFOA

Сила F = (20, 0, −20) N діє в точці A(−4, 4, −1). Координати подано в метрах. Знайдіть y-компоненту My моменту сили відносно точка O(3, −1, 2).

F = (20, 0, −20) NA(−4, 4, −1) mO(3, −1, 2) m
My = N·m
15.ІмовірністьСередня
xp(x)10,320,130,1540,250,25μ = 3

Для показаного розподілу знайдіть дисперсію Var(X) величини X.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,3, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25
Var(X) =
16.ІмовірністьСкладна
n = 5, p = 0,25: P(X ≤ 1) = ?k012345

Тестують 5 компонентів, кожен виходить з ладу незалежно з імовірністю 0,25. Яка ймовірність P, що з ладу вийде щонайбільше один?

n = 5p = 0,25
P =
17.Описова статистикаСередня
1520253035404550

Знайдіть вибіркове стандартне відхилення s даних: 51, 23, 16, 11, 28.

n = 5
s =
18.Описова статистикаСкладна
z −2−1012

Величина розподілена нормально із середнім 100 і стандартним відхиленням 15. Яка частка P значень більша за 70?

μ = 100σ = 15x = 70
P =
19.Нормальний розподілСередня
167,15192P = ?

Нехай значення зросту дорослих чоловіків розподілені нормально із середнім 178 cm і стандартним відхиленням 7 cm. Яка частка значень лежить між 167,15 і 192 cm? Подайте P у вигляді десяткового дробу.

μ = 178σ = 7x1 = 167,15x2 = 192
P =
20.Нормальний розподілСкладна
0,02 mm0D − d?

Діаметри отворів D нормальні із середнім 25,02 мм і середнім квадратичним відхиленням 0,02 мм. Діаметри валів d незалежні та нормальні із середнім 25 мм і середнім квадратичним відхиленням 0,015 мм. Навмання вибраний вал підходить, якщо D − d > 0. Знайдіть імовірність P того, що він підійде. Округліть z до двох знаків після коми.

отвір: μ = 25,02 mm, σ = 0,02 mmвал: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =

3Розчини

1.Границі

Відповідь: L = 0,3333

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) = 2x/(√(9x2 + 2x) + 3x)

Поділіть на x

f(x) = 2/(√(9 + 2/x) + 3)

Нехай x → ∞

L = 2/(3 + 3) = 0,3333

Відповідь

L = 0,3333
2.Границі

Відповідь: L = 6,25

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

5·sin 5x/(4x) → 0/0

Друге застосування

25·cos 5x/4

Підставте x = 0

L = 25/4 = 6,25

Відповідь

L = 6,25
3.Похідні

Відповідь: f′(1.5) = −2,829

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′(1,5) = 0,1411 + 3·(−0,99) = −2,829

Відповідь

f′(1,5) = −2,829
4.Похідні

Відповідь: b = −16

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) = 6x − 5 → f′(−2) = −17

Дотична при x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 18 − (−17)·(−2) = −16

Відповідь

b = −16
5.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
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: b = −2,435

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.

Формула Ейлера

z = 2,5·(cos −1,8 + j sin −1,8)

Компоненти (радіани)

a = 2,5·cos −1,8 = −0,568
b = 2,5·sin −1,8 = −2,435
b = −2,435

Відповідь

b = −2,435
8.Комплексні числа

Відповідь: Re(z⁵) = 41

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.

Степені крок за кроком

z² = (1 + j2)(1 + j2) = −3 + j4
z³ = (−3 + j4)(1 + j2) = −11 − j2
z⁴ = (−11 − j2)(1 + j2) = −7 − j24
z⁵ = (−7 − j24)(1 + j2) = 41 − j38

Перевірка за Муавром

z = 2,236∠63,43° → z⁵ = 55,9∠−42,83°
Re(z⁵) = 41

Відповідь

Re(z⁵) = 41
9.Диференціальні рівняння

Відповідь: y(1) = 0,07326

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 + 4)² = 0 → r = −4

Сталі

A = y(0) = 1
y′(0) = B − 4A → B = -1 + 4 = 3

Обчисліть

y(1) = (1 + 3·1)·e−4 = 0,07326

Відповідь

y(1) = 0,07326
10.Диференціальні рівняння

Відповідь: y(1.5) = 0,331

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.

Комплексні корені

r = −1,5 ± 5j

Сталі

A = 5, B = 1,5·5/5 = 1,5

Обчисліть

y(1,5) = e−2,25(5·cos 7,5 + 1,5·sin 7,5) = 0,331

Відповідь

y(1,5) = 0,331
11.Матриці та визначники

Відповідь: c12 = −44

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.

Рядок на стовпець

c12 = (−4)·6 + (−5)·4 = −44

Відповідь

c12 = −44
12.Матриці та визначники

Відповідь: x = −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.

Визначник матриці коефіцієнтів

det A = (−3)·(−3) − (−3)·(−2) = 3

Замініть стовпець x

det Aₓ = 11·(−3) − (−3)·10 = −3
x = −3/3 = −1

Відповідь

x = −1
y = −2,667
13.Вектори: скалярний і векторний добутки

Відповідь: a·b = −12

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.

Перемножте відповідні компоненти й додайте

a·b = (−5)·4 + 2·5 + (−1)·2 = (−20) + 10 + (−2) = −12

Відповідь

a·b = −12

Від’ємний: кут між векторами більший за 90°.

14.Вектори: скалярний і векторний добутки

Відповідь: My = −200 N·m

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.

Радіус-вектор від O до A

r = A − O = (−4, 4, −1) − (3, −1, 2) = (−7, 5, −3) m

Момент M = r × F

(r × F)x = ryFz − rzFy = 5·(−20) − (−3)·0 = −100 N·m
(r × F)y = rzFx − rxFz = (−3)·20 − (−7)·(−20) = −200 N·m
(r × F)z = rxFy − ryFx = (−7)·0 − 5·20 = −100 N·m

Потрібна компонента

My = −200 N·m

Відповідь

My = −200 N·m
15.Імовірність

Відповідь: Var(X) = 2,5

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.

Середнє

μ = 1·0,3 + 2·0,1 + 3·0,15 + 4·0,2 + 5·0,25 = 3

Середнє квадратів

E(X²) = 1·0,3 + 4·0,1 + 9·0,15 + 16·0,2 + 25·0,25 = 11,5

Дисперсія

Var(X) = 11,5 − 3² = 2,5

Відповідь

Var(X) = 2,5
16.Імовірність

Відповідь: P = 0,6328

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.

Нуль і одна відмова

P(X = 0) = 0,755 = 0,2373
P(X = 1) = 5·0,25·0,754 = 0,3955

Додайте

P = 0,2373 + 0,3955 = 0,6328

Відповідь

P = 0,6328
17.Описова статистика

Відповідь: s = 15,51

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.

Середнє

x̄ = 129/5 = 25,8

Квадрати відхилень

Σ(x − x̄)² = 25,2² + (−2,8)² + (−9,8)² + (−14,8)² + 2,2² = 962,8

Стандартне відхилення

s = √(962,8/4) = 15,51

Відповідь

s = 15,51
18.Описова статистика

Відповідь: P = 0,9772

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 = −2

Таблиця нормального розподілу

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Відповідь

P = 0,9772
19.Нормальний розподіл

Відповідь: P = 0,9167

Нормальний розподіл: переведіть значення x у z-оцінку z = (x − μ)/σ, яка показує, на скільки стандартних відхилень значення віддалене від середнього. Таблиця z (або Φ(z)) дає площу ліворуч від z, тобто P(X < x). Площа праворуч дорівнює 1 − Φ(z), а площа між двома значеннями — різниці їхніх площ ліворуч.

z-оцінки

z₁ = (167,15 − 178)/7 = −1,55
z₂ = (192 − 178)/7 = 2

Площа між

P = Φ(2) − Φ(−1,55) = 0,9772 − 0,06057 = 0,9167

Відповідь

P = 0,9167
20.Нормальний розподіл

Відповідь: P = 0,7881

Суми й різниці нормальних величин: якщо X і Y незалежні та нормальні, то X + Y і X − Y також нормальні. Середні додаються чи віднімаються: E(X ± Y) = μX ± μY. Дисперсії завжди додаються, також і для різниці: Var(X ± Y) = σX² + σY², тож σ = √(σX² + σY²). Середні квадратичні відхилення безпосередньо ніколи не додаються. Сума n незалежних елементів з однаковим розподілом має середнє n·μ і середнє квадратичне відхилення σ·√n. Далі стандартизуйте як звичайно: z = (x − середнє)/σ і зчитайте Φ(z).

Розподіл різниці

μ = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,025 mm

Стандартизуйте

z = (0 − 0,02)/0,025 = −0,8

Імовірність

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Відповідь

P = 0,7881

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics