Tìm độ lệch chuẩn mẫu s của dữ liệu: 30, 58, 28, 13, 23, 56.
n = 6
s =
18.Thống kê mô tảKhó
Một đại lượng có phân phối chuẩn với trung bình 50 và độ lệch chuẩn 10. Tỉ lệ P các giá trị lớn hơn 40 là bao nhiêu?
μ = 50σ = 10x = 40
P =
19.Phân phối chuẩnTrung bình
chiều cao của nam giới trưởng thành có phân phối chuẩn với trung bình 178 cm và độ lệch chuẩn 7 cm. Tỉ lệ nào nằm giữa 174,85 và 190,95 cm? Cho P dưới dạng số thập phân.
μ = 178σ = 7x1 = 174,85x2 = 190,95
P =
20.Phân phối chuẩnKhó
điểm IQ tuân theo phân phối chuẩn với giá trị trung bình 100 điểm và độ lệch chuẩn 15 điểm. Kéo ngưỡng sao cho 80% cao nhất được tô bóng nằm bên phải nó. Tìm ngưỡng x.
μ = 100 điểmσ = 15 điểm80%
x = điểm
3Dung dịch
1.Giới hạn
Đáp số: L = −3,5
Giới hạn: trước hết thử thay trực tiếp. Nếu cho 0/0, hãy rút gọn trước: phân tích thành nhân tử và giản ước thừa số chung, hoặc nhân với biểu thức liên hợp. Khi x → ∞, chia tử số và mẫu số cho lũy thừa cao nhất của x. Quy tắc L'Hôpital: nếu f/g cho 0/0 hoặc ∞/∞, thì lim f/g = lim f′/g′, lấy đạo hàm tử số và mẫu số riêng rẽ (không dùng quy tắc thương).
Nhân với biểu thức liên hợp
f(x) = −7x/(√(x2 − 7x) + x)
Chia cho x
f(x) = −7/(√(1 + (−7)/x) + 1)
Cho x → ∞
L = −7/(1 + 1) = −3,5
Đáp số
L = −3,5
2.Giới hạn
Đáp số: L = 0,5
Giới hạn: trước hết thử thay trực tiếp. Nếu cho 0/0, hãy rút gọn trước: phân tích thành nhân tử và giản ước thừa số chung, hoặc nhân với biểu thức liên hợp. Khi x → ∞, chia tử số và mẫu số cho lũy thừa cao nhất của x. Quy tắc L'Hôpital: nếu f/g cho 0/0 hoặc ∞/∞, thì lim f/g = lim f′/g′, lấy đạo hàm tử số và mẫu số riêng rẽ (không dùng quy tắc thương).
Áp dụng lần thứ nhất
2·sin 2x/(8x) → 0/0
Áp dụng lần thứ hai
4·cos 2x/8
Thay x = 0
L = 4/8 = 0,5
Đáp số
L = 0,5
3.Đạo hàm
Đáp số: f′(1.5) = 1,104
Đạo hàm: đạo hàm f′(x) là hệ số góc của đồ thị tại x. Quy tắc lũy thừa: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Quy tắc tích: (uv)′ = u′v + uv′. Quy tắc dây chuyền: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Tại nơi f′(x) = 0, đồ thị có tiếp tuyến nằm ngang: cực đại, cực tiểu hoặc điểm yên ngựa.
Quy tắc tích và quy tắc dây chuyền
f′(x) = sin(x) + x·cos(x)
Thay giá trị
f′(1,5) = 0,9975 + 1,5·0,07074 = 1,104
Đáp số
f′(1,5) = 1,104
4.Đạo hàm
Đáp số: x = 3
Đạo hàm: đạo hàm f′(x) là hệ số góc của đồ thị tại x. Quy tắc lũy thừa: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Quy tắc tích: (uv)′ = u′v + uv′. Quy tắc dây chuyền: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Tại nơi f′(x) = 0, đồ thị có tiếp tuyến nằm ngang: cực đại, cực tiểu hoặc điểm yên ngựa.
Đạo hàm
f′(x) = 3x2 − 9x = 3·(x2 − 3x)
Giải f′(x) = 0
x = 0 hoặc x = 3
Điểm nào là điểm nào
f″(x) = 6x − 9: âm tại cực đại, dương tại cực tiểu.
f″(0) = −9, f″(3) = 9
x = 3
Đáp số
x = 3
5.Tích phân
Đáp số: I = 0,9502
Tích phân xác định: ∫ₐᵇ f(x) dx là diện tích đại số giữa đồ thị và trục x từ a đến b. Tìm một nguyên hàm F (với F′ = f) và tính F(b) − F(a). Quy tắc lũy thừa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Diện tích giữa hai đường cong là ∫(trên − dưới) dx.
Nguyên hàm
F(x) = e−x/(−1)
Tính tại các cận
I = (e−3 − 1)/(−1) = (0,04979 − 1)/(−1) = 0,9502
Đáp số
I = 0,9502
6.Tích phân
Đáp số: V = 407,2
Thể tích tròn xoay: quay miền dưới y = f(x) từ x = a đến x = b quanh trục x tạo ra một vật thể có mặt cắt tại x là một đĩa bán kính f(x). Cộng các đĩa lại cho V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Khi miền nằm giữa một đường cong ngoài R(x) và một đường cong trong r(x), mỗi lát cắt là một vòng đệm: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Bình phương các bán kính trước khi trừ chúng.
Các giao điểm
6x = 2x² → x = 0, x = 3
Phương pháp vòng đệm
V = π∫₀3 ((6x)² − (2x²)²) dx
Lấy tích phân
V = π(36·3³/3 − 4·3⁵/5) = π·129,6 = 407,2
Đáp số
V = 407,2
7.Số phức
Đáp số: θ = −23,2 °
Dạng cực: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, với r = |z| và θ = arg z. Trở về dạng đại số: a = r cos θ, b = r sin θ. Argument cần xét góc phần tư: θ = atan(b/a) chỉ khi a > 0; với a < 0 hãy cộng hoặc trừ 180°. Ở dạng cực phép nhân rất dễ: nhân các mô-đun và cộng các argument; với phép chia, chia các mô-đun và trừ các argument.
Góc phần tư
a = 7, b = −3 → IV
Góc tham chiếu
α = atan(3/7) = 23,2°
Argument
θ = −α = −23,2°
Đáp số
θ = −23,2°
Ở dạng cực z = 7,616∠−23,2°.
8.Số phức
Đáp số: b = 4
De Moivre và căn: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Phương trình zⁿ = R∠φ có đúng n nghiệm, tất cả có mô-đun R1/n, tại các argument (φ + 360°·k)/n với k = 0, 1, …, n − 1: chúng nằm cách đều nhau trên một đường tròn, cách nhau 360°/n. Một phương trình bậc hai z² + pz + q = 0 với p² < 4q có các nghiệm phức z = −p/2 ± j√(q − p²/4); một đa thức hệ số thực luôn có các nghiệm phức thành từng cặp liên hợp a ± jb.
Biệt thức
p² − 4q = 25 − 89 = −64 < 0
Công thức nghiệm bậc hai
z = (5 ± j√64)/2 = 2,5 + j4, 2,5 − j4
Đáp số
b = 4
Đáp số
b = 4
9.Phương trình vi phân
Đáp số: y(0.5) = 1,218
Phương trình tuyến tính bậc hai: với y″ + b·y′ + c·y = 0, thử y = ert: điều này cho phương trình đặc trưng r² + b·r + c = 0. Hai nghiệm thực r₁ ≠ r₂ cho y = A·er₁t + B·er₂t (quá tắt dần); nghiệm kép r cho y = (A + Bt)·ert (tắt dần tới hạn); nghiệm phức −α ± jω cho y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (dưới tắt dần, dao động). Các giá trị ban đầu y(0) và y′(0) xác định A và B. Viết dưới dạng y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn là tần số riêng và ζ là hệ số tắt dần: ζ < 1 thì dao động. Với đầu vào hằng, y″ + by′ + cy = c·K, nghiệm là giá trị xác lập K cộng đáp ứng tự do.
Nghiệm kép
(r + 4)² = 0 → r = −4
Các hằng số
A = y(0) = 3
y′(0) = B − 4A → B = 0 + 12 = 12
Tính giá trị
y(0,5) = (3 + 12·0,5)·e−2 = 1,218
Đáp số
y(0,5) = 1,218
10.Phương trình vi phân
Đáp số: y(1) = 10,14
Phương trình tuyến tính bậc hai: với y″ + b·y′ + c·y = 0, thử y = ert: điều này cho phương trình đặc trưng r² + b·r + c = 0. Hai nghiệm thực r₁ ≠ r₂ cho y = A·er₁t + B·er₂t (quá tắt dần); nghiệm kép r cho y = (A + Bt)·ert (tắt dần tới hạn); nghiệm phức −α ± jω cho y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (dưới tắt dần, dao động). Các giá trị ban đầu y(0) và y′(0) xác định A và B. Viết dưới dạng y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn là tần số riêng và ζ là hệ số tắt dần: ζ < 1 thì dao động. Với đầu vào hằng, y″ + by′ + cy = c·K, nghiệm là giá trị xác lập K cộng đáp ứng tự do.
Giá trị xác lập và các nghiệm
yss = 10, r = −2 ± 5j
Các hằng số từ các giá trị ban đầu
y(0) = 10 + A = 0 → A = −10
y′(0) = −2A + 5B = 0 → B = −4
Tính giá trị
y(1) = 10·(1 − e−2(cos 5 + 0,4·sin 5)) = 10,14
Đáp số
y(1) = 10,14
11.Ma trận và định thức
Đáp số: c21 = −6
Ma trận: định thức của ma trận 2×2 là ad − bc. Với 3×3, khai triển theo một hàng: mỗi phần tử nhân với định thức của ma trận 2×2 còn lại sau khi bỏ hàng và cột của nó, với dấu xen kẽ + − +. Các giá trị riêng λ là nghiệm của det(A − λI) = 0; với 2×2 đó là λ² − (vết)·λ + det = 0.
Hàng nhân cột
c21 = (−2)·(−5) + (−4)·4 = −6
Đáp số
c21 = −6
12.Ma trận và định thức
Đáp số: λ = 2
Ma trận: định thức của ma trận 2×2 là ad − bc. Với 3×3, khai triển theo một hàng: mỗi phần tử nhân với định thức của ma trận 2×2 còn lại sau khi bỏ hàng và cột của nó, với dấu xen kẽ + − +. Các giá trị riêng λ là nghiệm của det(A − λI) = 0; với 2×2 đó là λ² − (vết)·λ + det = 0.
Phương trình đặc trưng
λ² − (0)λ + (−4) = 0
Giải
λ = (0 ± √(16))/2 → λ = −2, 2
λ = 2
Đáp số
λ = 2
13.Vectơ: tích vô hướng và tích có hướng
Đáp số: k = −5,6
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.
Tích vô hướng bằng không
a·b = 5·(−2) + (−5)·k + (−6)·3 = 0
−28 + (−5)·k = 0
Giải tìm k
k = −(−28)/(−5) = −5,6
Đáp số
k = −5,6
14.Vectơ: tích vô hướng và tích có hướng
Đáp số: V = 38
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.
Biến ngẫu nhiên rời rạc: một phân bố xác suất liệt kê mọi giá trị x mà biến có thể nhận cùng xác suất p(x) của nó; các xác suất nằm giữa 0 và 1 và có tổng bằng 1. Giá trị kỳ vọng (trung bình) là E(X) = Σx·p(x), trung bình dài hạn. Phương sai là Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², và độ lệch chuẩn σ = √Var(X). Với phép biến đổi tuyến tính Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) và σY = |a|·σX; cộng một hằng số không làm thay đổi độ phân tán.
Biến ngẫu nhiên rời rạc: một phân bố xác suất liệt kê mọi giá trị x mà biến có thể nhận cùng xác suất p(x) của nó; các xác suất nằm giữa 0 và 1 và có tổng bằng 1. Giá trị kỳ vọng (trung bình) là E(X) = Σx·p(x), trung bình dài hạn. Phương sai là Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², và độ lệch chuẩn σ = √Var(X). Với phép biến đổi tuyến tính Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) và σY = |a|·σX; cộng một hằng số không làm thay đổi độ phân tán.
Độ phân tán của X
μ = 2,1, Var(X) = 1,09, σX = 1,044
Phép biến đổi tuyến tính
σY = |0,5|·1,044 = 0,522
Đáp số
σY = 0,522
Giá trị trung bình thì có dịch chuyển: E(Y) = 0,5·2,1 + 20 = 21,05.
17.Thống kê mô tả
Đáp số: s = 18,28
Thống kê mô tả: trung bình là tổng chia cho n; trung vị là giá trị ở giữa của dữ liệu đã sắp xếp (trung bình của hai giá trị giữa khi n chẵn). Độ lệch chuẩn mẫu là s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Điểm z z = (x − μ)/σ cho biết một giá trị cách trung bình bao nhiêu độ lệch chuẩn.
Thống kê mô tả: trung bình là tổng chia cho n; trung vị là giá trị ở giữa của dữ liệu đã sắp xếp (trung bình của hai giá trị giữa khi n chẵn). Độ lệch chuẩn mẫu là s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Điểm z z = (x − μ)/σ cho biết một giá trị cách trung bình bao nhiêu độ lệch chuẩn.
Chuẩn hóa
z = −1
Bảng phân phối chuẩn tắc
Φ(−1) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413
Đáp số
P = 0,8413
19.Phân phối chuẩn
Đáp số: P = 0,6415
Phân phối chuẩn: đổi một giá trị x sang điểm z, z = (x − μ)/σ, đếm số độ lệch chuẩn tính từ giá trị trung bình. Bảng z (hay Φ(z)) cho diện tích bên trái z, tức là P(X < x). Diện tích bên phải là 1 − Φ(z), và diện tích giữa hai giá trị là hiệu của hai diện tích đó.
điểm z
z₁ = (174,85 − 178)/7 = −0,45
z₂ = (190,95 − 178)/7 = 1,85
Diện tích ở giữa
P = Φ(1,85) − Φ(−0,45) = 0,9678 − 0,3264 = 0,6415
Đáp số
P = 0,6415
20.Phân phối chuẩn
Đáp số: x = 87,4 điểm
Từ diện tích trở lại z: Φ(z) là diện tích bên trái z. Với diện tích đuôi trái A, tìm z sao cho Φ(z) = A trong bảng. Diện tích đuôi phải A nghĩa là Φ(z) = 1 − A. Diện tích ở giữa A nằm giữa −z và z để lại (1 − A)/2 ở mỗi đuôi, nên Φ(z) = (1 + A)/2. Với một giá trị x, dùng x = μ + zσ.