Нехай C = AB для поданих матриць. Знайдіть елемент c12 (рядок 1, стовпець 2).
A = [6 −4; 0 −2]B = [4 −1; 0 −6]
c12 =
12.Матриці та визначникиСкладна
Розв'яжіть систему −4x − 3y = 4 і 4x − y = 5. Знайдіть x.
−4x − 3y = 44x − y = 5
x =
13.Вектори: скалярний і векторний добуткиСередня
Знайдіть кут θ між векторами a = (−5, −2, −5) і b = (−3, 5, 6) у градусах.
a = (−5, −2, −5)b = (−3, 5, 6)
θ = °
14.Вектори: скалярний і векторний добуткиСкладна
Знайдіть площу A паралелограма, натягнутого на a = (−5, 3, −1) і b = (3, −2, −3).
a = (−5, 3, −1)b = (3, −2, −3)
A =
15.ІмовірністьСередня
Для показаного розподілу знайдіть середнє квадратичне відхилення σ величини X.
x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,05, 0,25, 0,25, 0,2, 0,25
σ =
16.ІмовірністьСкладна
Участь у грі коштує €5. Ви виграєте €20 з імовірністю 0,15 і €100 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 500 і стандартним відхиленням 60. Яка частка P значень менша за 410?
μ = 500σ = 60x = 410
P =
19.Нормальний розподілСередня
Нехай тривалості доставки розподілені нормально із середнім 32 min і стандартним відхиленням 6 min. Яка частка значень лежить між 29 і 41 min? Подайте P у вигляді десяткового дробу.
μ = 32σ = 6x1 = 29x2 = 41
P =
20.Нормальний розподілСкладна
маси пакетів нормально розподілені із середнім 250 g і стандартним відхиленням 5 g. Перетягніть межу так, щоб заштриховані верхні 5% були праворуч від неї. Знайдіть межу x.
μ = 250 gσ = 5 g5%
x = g
3Розчини
1.Границі
Відповідь: L = 2,25
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).
Помножте на спряжений вираз
f(x) = 9x/(√(4x2 + 9x) + 2x)
Поділіть на x
f(x) = 9/(√(4 + 9/x) + 2)
Нехай x → ∞
L = 9/(2 + 2) = 2,25
Відповідь
L = 2,25
2.Границі
Відповідь: L = 0,75
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 [3/(1 + 3x)]/[4·cos 4x]
Підставте x = 0
L = 3/4 = 0,75
Відповідь
L = 0,75
3.Похідні
Відповідь: f′(0.5) = 1,443
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.
Правило добутку
f′(x) = u′v + uv′ = ex·(3x2 + 1·x3)
Підставте
f′(0,5) = 1,649·(0,75 + 0,125) = 1,443
Відповідь
f′(0,5) = 1,443
4.Похідні
Відповідь: b = −15
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) = 3
f′(x) = 6x − 3 → f′(2) = 9
Дотична при x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 3 − 9·2 = −15
Відповідь
b = −15
5.Інтеграли
Відповідь: I = 1,551
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 = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Первісна
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Границі
(3,125·ln 2,5 − 1,5625) − (0 − 0,25) = 1,551
Відповідь
I = 1,551
6.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.
Перший крок
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Другий крок
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Границі
12,18·(3,25) − 1·2 = 37,59
Відповідь
I = 37,59
7.Комплексні числа
Відповідь: θ = 121 °
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 = 5 → II
Опорний кут
α = atan(5/3) = 59,04°
Аргумент
θ = 180° − α = 121°
Відповідь
θ = 121°
У полярній формі z = 5,831∠121°.
8.Комплексні числа
Відповідь: Re(z₁) = −2,121
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 коренів
91/2 = 3
Аргумент кореня
θ₁ = (−90° + 360°·1)/2 = 135°
Алгебраїчна форма
z₁ = 3·(cos 135° + j sin 135°) = −2,121 + j2,121
Re(z₁) = −2,121
Відповідь
Re(z₁) = −2,121
2 коренів лежать на колі радіусом 3 на відстані 180° один від одного.
9.Диференціальні рівняння
Відповідь: y(1) = 0,3983
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 + 3)² = 0 → r = −3
Сталі
A = y(0) = 2
y′(0) = B − 3A → B = 0 + 6 = 6
Обчисліть
y(1) = (2 + 6·1)·e−3 = 0,3983
Відповідь
y(1) = 0,3983
10.Диференціальні рівняння
Відповідь: y(0.5) = 3,51
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.
Інтегрувальний множник
μ = e2t
(e2ty)′ = 7et
Загальний розв’язок
y = 7/1·e−t + C·e−2t = 7·e−t + C·e−2t
Початкова умова
5 = 7 + C → C = −2
Обчисліть
y(0,5) = 7·0,6065 + (−2)·0,3679 = 3,51
Відповідь
y(0,5) = 3,51
11.Матриці та визначники
Відповідь: c12 = 18
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 = 6·(−1) + (−4)·(−6) = 18
Відповідь
c12 = 18
12.Матриці та визначники
Відповідь: x = 0,6875
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)·(−1) − (−3)·4 = 16
Замініть стовпець x
det Aₓ = 4·(−1) − (−3)·5 = 11
x = 11/16 = 0,6875
Відповідь
x = 0,6875
y = −2,25
13.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: θ = 114 °
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)·(−3) + (−2)·5 + (−5)·6 = −25
Модулі
|a| = √((−5)² + (−2)² + (−5)²) = 7,348
|b| = √((−3)² + 5² + 6²) = 8,367
Кут
cos θ = −25/(7,348·8,367) = −0,4066
θ = arccos(−0,4066) = 114°
Відповідь
θ = 114°
14.Вектори: скалярний і векторний добутки
Відповідь: A = 21,12
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
(a × b)x = aybz − azby = 3·(−3) − (−1)·(−2) = −11
(a × b)y = azbx − axbz = (−1)·3 − (−5)·(−3) = −18
(a × b)z = axby − aybx = (−5)·(−2) − 3·3 = 1
Площа
A = |a × b| = √((−11)² + (−18)² + 1²) = 21,12
Відповідь
A = 21,12
15.Імовірність
Відповідь: σ = 1,236
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.
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: 15 (p = 0,15), 95 (p = 0,01), −5 (p = 0,84)
Математичне сподівання
E(G) = 15·0,15 + 95·0,01 − 5·0,84 = −1 €
Відповідь
E(G) = −1 €
Від’ємне значення означає, що в середньому ви втрачаєте гроші.
17.Описова статистика
Відповідь: s = 18,92
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 = −1,5
Таблиця нормального розподілу
Φ(−1,5) = 0,06681
P = 0,06681
Відповідь
P = 0,06681
19.Нормальний розподіл
Відповідь: P = 0,6247
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 = (29 − 32)/6 = −0,5
z₂ = (41 − 32)/6 = 1,5
Площа між
P = Φ(1,5) − Φ(−0,5) = 0,9332 − 0,3085 = 0,6247
Відповідь
P = 0,6247
20.Нормальний розподіл
Відповідь: x = 258,2 g
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.