Знайдіть площу A області, обмеженої y = 0,5x2 і y = 2x.
y = 0,5x2y = 2x
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
Рівно одна з точок A–D є коренем рівняння z³ = 8∠90°. Клікніть її.
w = 8∠90°n = 3
1A (2∠90°)
2B (2∠−120°)
3C (3,6∠−30°)
4D (2∠−90°)
9.Диференціальні рівнянняСередня
Банку газованого напою температурою 4 °C дістали з холодильника в кімнату з температурою 25 °C. Через 16 min її температура становить 19 °C. Вона підпорядковується закону охолодження Ньютона, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Знайдіть сталу k в min⁻¹.
T0 = 4 °CTa = 25 °CT(16) = 19 °C
k = min⁻¹
10.Диференціальні рівнянняСкладна
Розв’яжіть y″ + y′ + 4,25y = 0 при y(0) = 1 і y′(0) = 0 (відпущено зі стану спокою). Знайдіть y(0,25); кути в радіанах.
y″ + y′ + 4,25y = 0y(0) = 1y′(0) = 0
y(0.25) =
11.Матриці та визначникиСередня
Нехай C = AB для поданих матриць. Знайдіть елемент c21 (рядок 2, стовпець 1).
A = [4 −2; 4 −3]B = [0 −3; −6 5]
c21 =
12.Матриці та визначникиСкладна
Знайдіть більше власне значення λ поданої матриці A.
A = [2 1; 5 −2]
λ =
13.Вектори: скалярний і векторний добуткиСередня
Стала сила F = (−20, 0, 25) N діє на тіло, яке рухається по прямій від точки A(−2, 0, 4) до точки B(1, −4, −3). Координати подано в метрах. Знайдіть роботу W, виконану силою.
F = (−20, 0, 25) NA(−2, 0, 4) mB(1, −4, −3) m
W = J
14.Вектори: скалярний і векторний добуткиСкладна
Знайдіть об’єм V паралелепіпеда, ребра якого з однієї вершини — a = (0, −3, 1), b = (5, −2, 4) і c = (1, −1, −3).
a = (0, −3, 1)b = (5, −2, 4)c = (1, −1, −3)
V =
15.ІмовірністьСередня
Правильний кубик кидають 3 разів. Яка ймовірність P отримати хоча б одну шістку?
n = 3
P =
16.ІмовірністьСкладна
Тест має 12 питань з варіантами відповідей. Студентка, яка вгадує, відповідає правильно на кожне з імовірністю 0,6, незалежно. Яка ймовірність P рівно 4 правильних відповідей?
Величина розподілена нормально із середнім 170 і стандартним відхиленням 15. Яка частка P значень більша за 185?
μ = 170σ = 15x = 185
P =
19.Нормальний розподілСередня
Маси болти незалежні та нормальні із середнім 40 g і середнім квадратичним відхиленням 1,2 g. Знайдіть імовірність P того, що загальна маса 4 з них менша за 163,6 g. Округліть z до двох знаків після коми.
μ = 40 gσ = 1,2 gn = 4< 163.6 g
P =
20.Нормальний розподілСкладна
Нехай результати IQ-тестів розподілені нормально із середнім 100 балів і стандартним відхиленням 15 балів. Знайдіть значення x, нижче за яке лежать 20 % значень (20-й процентиль).
μ = 100σ = 15P = 20%
x = балів
3Розчини
1.Границі
Відповідь: L = −1
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 + (−6)/x2 + 8/x3)/(4 + 3/x2 + 8/x3)
Нехай x → ∞
L = −4/4 = −1
Відповідь
L = −1
При однакових степенях границя дорівнює відношенню старших коефіцієнтів.
2.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).
Перше застосування
4·sin 4x/(4x) → 0/0
Друге застосування
16·cos 4x/4
Підставте x = 0
L = 16/4 = 4
Відповідь
L = 4
3.Похідні
Відповідь: f′(2) = 5,482
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(3x) + 3x·cos(3x)
Підставте
f′(2) = −0,2794 + 6·0,9602 = 5,482
Відповідь
f′(2) = 5,482
4.Похідні
Відповідь: x = 2
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 = 2
Відповідь
x = 2
5.Інтеграли
Відповідь: I = 0,4069
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
(π/3·sin π/3 + cos π/3) − (0 + 1) = 0,4069
Відповідь
I = 0,4069
6.Інтеграли
Відповідь: A = 5,333
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
0,5x2 = 2x → x = 0, x = 4
Інтегруйте верхню мінус нижню
A = [x2 − 0,1667x3]04 = 5,333
Відповідь
A = 5,333
7.Комплексні числа
Відповідь: θ = 146,3 °
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 → II
Опорний кут
α = atan(2/3) = 33,69°
Аргумент
θ = 180° − α = 146,3°
Відповідь
θ = 146,3°
У полярній формі z = 3,606∠146,3°.
8.Комплексні числа
Відповідь: D (2∠−90°)
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.
Модуль і аргументи коренів
|z| = 2
θ = 30°, 150°, −90°
Точка
D = 2∠−90°
Відповідь
D (2∠−90°)
9.Диференціальні рівняння
Відповідь: k = 0,0783 min⁻¹
Диференціальні рівняння першого порядку: dy/dt = k·y має розв’язок y = y₀·ekt (зростання при k > 0, спадання при k < 0); період напіврозпаду T дає k = ln 2/T. Закон охолодження Ньютона dT/dt = −k·(T − Tₐ) дає T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Лінійне рівняння y′ + p(x)·y = q(x) розв’язують з інтегрувальним множником μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, тож μy = ∫μq dx + C.
Відношення різниць температур
e−16k = -6/-21
Розв’яжіть щодо k
k = ln(-21/-6)/16 = 0,0783 min⁻¹
Відповідь
k = 0,0783 min⁻¹
10.Диференціальні рівняння
Відповідь: y(0.25) = 0,8802
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.
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
c21 = 4·0 + (−3)·(−6) = 18
Відповідь
c21 = 18
12.Матриці та визначники
Відповідь: λ = 3
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 − (0)λ + (−9) = 0
Розв’яжіть
λ = (0 ± √(36))/2 → λ = −3, 3
λ = 3
Відповідь
λ = 3
13.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: W = −235 J
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.
Переміщення
d = B − A = (1, −4, −3) − (−2, 0, 4) = (3, −4, −7) m
Робота
W = F·d = (−20)·3 + 0·(−4) + 25·(−7) = −235 J
Відповідь
W = −235 J
Від’ємна робота: сила здебільшого діє проти руху.
14.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: V = 60
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 = (−2)·(−3) − 4·(−1) = 10
(b × c)y = bzcx − bxcz = 4·1 − 5·(−3) = 19
(b × c)z = bxcy − bycx = 5·(−1) − (−2)·1 = −3
Скалярний добуток з a
a·(b × c) = 0·10 + (−3)·19 + 1·(−3) = −60
V = |−60| = 60
Відповідь
V = 60
15.Імовірність
Відповідь: P = 0,4213
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.
Протилежна подія
P(немає шістки) = (5/6)3 = 0,5787
P = 1 − 0,5787 = 0,4213
Відповідь
P = 0,4213
16.Імовірність
Відповідь: P = 0,04204
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 = 1
Таблиця нормального розподілу
Φ(1) = 0,8413
P = 1 − 0,8413 = 0,1587
Відповідь
P = 0,1587
19.Нормальний розподіл
Відповідь: P = 0,9332
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 суми
μT = 160 g, σT = 1,2·√4 = 2,4 g
Стандартизуйте
z = (163,6 − 160)/2,4 = 1,5
Імовірність
P = Φ(1,5) = 0,9332
Відповідь
P = 0,9332
20.Нормальний розподіл
Відповідь: x = 87,38 балів
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.