Область під y = √(x) від x = 0 до x = 3 обертається навколо осі x. Знайдіть об’єм V цього тіла (параболоїда).
y = √(x)0 ≤ x ≤ 3
V =
6.ІнтегралиСкладна
Знайдіть площу A області, обмеженої y = 2x2 і y = 4x.
y = 2x2y = 4x
A =
7.Комплексні числаСередня
Знайдіть аргумент θ числа z = 3 + j2 у градусах, як головне значення між −180° і 180°.
z = 3 + j2
θ = °
8.Комплексні числаСкладна
Розв’яжіть z² − 5z + 10,25 = 0. Корені мають вигляд a ± jb; знайдіть b > 0.
p = −5q = 10,25
b =
9.Диференціальні рівнянняСередня
Розв’яжіть y″ + 4y′ + 3y = 0 при y(0) = 2 і y′(0) = -4. Знайдіть y(1).
y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 2y′(0) = -4
y(1) =
10.Диференціальні рівнянняСкладна
Система підпорядковується y″ + 2y′ + 26y = 26 для t ≥ 0, починаючи зі стану спокою: y(0) = 0, y′(0) = 0. Знайдіть пікове значення ymax її відгуку на одиничний стрибок.
y″ + 2y′ + 26y = 26y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Матриці та визначникиСередня
Нехай C = AB для поданих матриць. Знайдіть елемент c22 (рядок 2, стовпець 2).
A = [−2 6; −2 1]B = [−1 −5; 4 −2]
c22 =
12.Матриці та визначникиСкладна
Розв'яжіть систему −4x + 4y = 4 і −3x − 5y = 6. Знайдіть x.
−4x + 4y = 4−3x − 5y = 6
x =
13.Вектори: скалярний і векторний добуткиСередня
Знайдіть кут θ між векторами a = (5, −6, −1) і b = (0, −2, 1) у градусах.
a = (5, −6, −1)b = (0, −2, 1)
θ = °
14.Вектори: скалярний і векторний добуткиСкладна
Знайдіть площу A паралелограма, натягнутого на a = (0, −2, −6) і b = (−3, −6, −5).
a = (0, −2, −6)b = (−3, −6, −5)
A =
15.ІмовірністьСередня
Скількома способами N можна обрати комісію з 2 осіб із групи з 6 осіб? Порядок не має значення.
n = 6k = 2
N =
16.ІмовірністьСкладна
Участь у грі коштує €1. Ви виграєте €5 з імовірністю 0,3 і €50 з імовірністю 0,01; в інших випадках не виграєте нічого. Ставка не повертається. Знайдіть очікуваний чистий виграш E(G) за гру.
Величина розподілена нормально із середнім 70 і стандартним відхиленням 12. Яка частка P значень менша за 82?
μ = 70σ = 12x = 82
P =
19.Нормальний розподілСередня
Перетягніть z так, щоб заштрихована площа між −z і z під стандартною нормальною кривою дорівнювала 0,3328. Знайдіть z до двох знаків після коми.
A = 0,3328
z =
20.Нормальний розподілСкладна
Нехай маси пакетів розподілені нормально із середнім 250 g і стандартним відхиленням 5 g. Знайдіть значення x, нижче за яке лежать 80 % значень (80-й процентиль).
μ = 250σ = 5P = 80%
x = g
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→∞ x·ln(1 + 2/x)
Обчисліть
ln(1 + u)/u → 1 при u → 0, тож x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 1·2 = 2
Позбудьтеся логарифма
L = e2 = 7,389
Відповідь
L = 7,389
2.Границі
Відповідь: L = 4,5
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).
Перше застосування
3·sin 3x/(2x) → 0/0
Друге застосування
9·cos 3x/2
Підставте x = 0
L = 9/2 = 4,5
Відповідь
L = 4,5
3.Похідні
Відповідь: f′(2) = 0,6667
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 для логарифма
f′(x) = 2x/(x2 + 2)
Підставте
f′(2) = 4/6 = 0,6667
Відповідь
f′(2) = 0,6667
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 + 21x + 36 = 3·(x2 + 7x + 12)
Розв'яжіть f′(x) = 0
x = −4 або x = −3
Що є що
f″(x) = 6x + 21: від'ємна в максимумі, додатна в мінімумі.
f″(−4) = −3, f″(−3) = 3
x = −3
Відповідь
x = −3
5.Інтеграли
Відповідь: V = 14,14
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∫₀3 x dx
Інтегруйте
V = π·1·3²/2 = 14,14
Відповідь
V = 14,14
6.Інтеграли
Відповідь: A = 2,667
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
2x2 = 4x → x = 0, x = 2
Інтегруйте верхню мінус нижню
A = [2x2 − 0,6667x3]02 = 2,667
Відповідь
A = 2,667
7.Комплексні числа
Відповідь: θ = 33,69 °
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.
Чверть
a = 3, b = 2 → I
Опорний кут
α = atan(2/3) = 33,69°
Аргумент
θ = α = 33,69°
Відповідь
θ = 33,69°
У полярній формі z = 3,606∠33,69°.
8.Комплексні числа
Відповідь: b = 2
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.
Дискримінант
p² − 4q = 25 − 41 = −16 < 0
Формула коренів квадратного рівняння
z = (5 ± j√16)/2 = 2,5 + j2, 2,5 − j2
Відповідь
b = 2
Відповідь
b = 2
9.Диференціальні рівняння
Відповідь: y(1) = 0,4177
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.
Характеристичні корені
(r + 1)(r + 3) = 0 → r = −1, −3
Сталі за початковими значеннями
A + B = 2, −1A − 3B = -4
A = 1, B = 1
Обчисліть
y(1) = 1·e−1 + 1·e−3 = 0,4177
Відповідь
y(1) = 0,4177
10.Диференціальні рівняння
Відповідь: ymax = 1,533
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 = −1 ± 5j
Сталі за початковими значеннями
y(0) = 1 + A = 0 → A = −1
y′(0) = −1A + 5B = 0 → B = −0,2
Пік
t = π/5 = 0,6283
ymax = 1·(1 + e−1·π/5) = 1,533
Відповідь
ymax = 1,533
11.Матриці та визначники
Відповідь: c22 = 8
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
c22 = (−2)·(−5) + 1·(−2) = 8
Відповідь
c22 = 8
12.Матриці та визначники
Відповідь: x = −1,375
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 = (−4)·(−5) − 4·(−3) = 32
Замініть стовпець x
det Aₓ = 4·(−5) − 4·6 = −44
x = −44/32 = −1,375
Відповідь
x = −1,375
y = −0,375
13.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: θ = 51,34 °
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 = 5·0 + (−6)·(−2) + (−1)·1 = 11
Модулі
|a| = √(5² + (−6)² + (−1)²) = 7,874
|b| = √(0² + (−2)² + 1²) = 2,236
Кут
cos θ = 11/(7,874·2,236) = 0,6248
θ = arccos(0,6248) = 51,34°
Відповідь
θ = 51,34°
14.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: A = 32,19
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.
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.
Комбінації
C(6, 2) = (6·5)/(2·1) = 15
Відповідь
N = 15
16.Імовірність
Відповідь: E(G) = 1 €
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.
Чисті результати
G: 4 (p = 0,3), 49 (p = 0,01), −1 (p = 0,69)
Математичне сподівання
E(G) = 4·0,3 + 49·0,01 − 1·0,69 = 1 €
Відповідь
E(G) = 1 €
Додатне значення означає, що в середньому ви виграєте гроші.
17.Описова статистика
Відповідь: s = 18,19
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 = 1
Таблиця нормального розподілу
Φ(1) = 0,8413
P = 0,8413
Відповідь
P = 0,8413
19.Нормальний розподіл
Відповідь: z = 0,43
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 + 0,3328)/2 = 0,6664
Читайте таблицю z у зворотному напрямку
Знайдіть 0,6664 усередині таблиці й зчитайте z.
z = 0,43
Відповідь
z = 0,43
20.Нормальний розподіл
Відповідь: x = 254,2 g
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.