ข้ามไปยังเนื้อหา

1 · จำนวนและพีชคณิต

International Baccalaureate · IB Diploma · Mathematics: Analysis and Approaches · HL · หัวข้อ 1

ดูสไลด์ ฝึกฝน
1.1

ขอบเขตและเงื่อนไขก่อนเข้าเรียน

เอกสารนี้ครอบคลุมหัวข้อ HL ที่เลือกสำหรับหลักสูตรที่เริ่มประเมินใน 2021; ไม่ใช่หลักสูตรทั้งหมด

เงื่อนไขก่อนหน้า: อ่านปริมาณและหน่วยที่กำหนด, และใช้ arithmetic และเงื่อนไขโมเดลด้านล่าง

The examples are original and fictional: they are not real measurements or real student investigations.

1.2

การคำนวณอย่างแม่นยำและการประมาณค่า

เราบรรจุของได้โดยไม่เหลือหรือไม่?

  • ผู้จำหน่ายบรรจุดินสอ 72 ด้าม และปากกา 90 ด้าม ลงในถุงของขวัญที่เหมือนกัน เราจะหลีกเลี่ยงเศษเหลือได้อย่างไร
  • บทเรียนนี้ศึกษา ตัวประกอบ πρώ: จำนวนเต็มบวกที่หารจำนวนเต็มนั้นได้พอดี

วิธีทำ

  • ตัวประกอบร่วม prime factors แสดงโครงสร้างร่วมกัน
  • ใช้กำลัง prime powers ที่น้อยที่สุดร่วมกันสำหรับ GCD และมากที่สุดใน LCM
  • ประมาณค่าก่อนคำนวณ ใช้วงเล็บเพื่อรักษาลำดับการดำเนินการ

กรณีฝึกทำ

$$a=\prod p_i^{\alpha_i},\quad b=\prod p_i^{\beta_i},\quad \operatorname{HCF}(a,b)=\prod p_i^{\min(\alpha_i,\beta_i)}$$

ตัวอย่าง:

72=2^3×3^2 และ 90=2×3^2×5. HCF ของทั้งสองคือ 2×9=18. จัดทำ 18 ถุง โดยใส่ดินสอ 4 ด้าม และปากกา 5 ด้าม ในแต่ละถุง LCM คือ 2^3×3^2×5=360

ต้นไม้ตัวประกอบ: 72 แยกเป็น 2, 2, 2, 3, 3 และ 90 แยกเป็น 2, 3, 3, 5; ตัวประกอบร่วมให้ GCD คือ 18
ต้นไม้ตัวประกอบ: 72 = 2³ × 3² และ 90 = 2 × 3² × 5, ดังนั้น HCF = 2 × 3² = 18

จุดที่เข้าใจผิด

  • GCD หารทั้งสองจำนวนได้; LCM เป็นพหุคูณของทั้งสองจำนวน
  • พวกเขาตอบคำถามที่แตกต่างกัน
  • ค่าประมาณทศนิยมไม่ใช่เศษส่วนที่แม่นยำ

ไม่ถูกต้อง: GCD ของจำนวนเต็มบวกสองจำนวนจะมีค่ามากกว่าจำนวนใดจำนวนหนึ่งเสมอ GCD หารทั้งสองจำนวนได้ ดังนั้นจึงไม่มีวันมากกว่าจำนวนที่น้อยกว่า: GCD ของ 72 และ 90 คือ 18


การนำไปใช้

  • สำหรับข้อสอบที่ไม่ใช้เครื่องคิดเลข ให้รักษาเศษส่วนให้ถูกต้องและแสดงการตัดทอน
  • สำหรับข้อสอบที่ใช้เครื่องคิดเลข ให้ป้อนนิพจน์ทั้งหมดและเปรียบเทียบกับค่าประมาณของคุณ

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021

จุดสำคัญ:

  • Prime factor: จำนวนเฉพาะที่หารจำนวนเต็มได้พอดี
  • ตัวประกอบร่วม prime factors แสดงโครงสร้างร่วมกัน
  • ข้อควรระวัง: HCF จะหารทั้งสองจำนวนได้ลงตัว และ LCM เป็นพหุคูณของทั้งสองจำนวน

เขียนจาก GCD เป็น 6

  • หา HCF และ LCM ของ 18 และ 30
  • HCF มีค่าน้อยกว่าจำนวนเต็มทั้งสอง
สำรวจ

การคำนวณแบบแม่นยำและการประมาณค่า

ตัวประกอบของจำนวนเฉพาะเปิดเผยโครงสร้างที่ร่วมกัน

รวมกำลังที่ร่วมกัน 2 และ 9 เพื่อแสดงเหตุผลว่า 18 กระเป๋าเหมือนกันทุกประการ

คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
prime factor/praɪm ˈfæktə/ ตัวประกอบเฉพาะ
index/ˈɪndeks/ เลขชี้กำลัง
common ratio/ˈkɒmən ˈreɪʃɪəʊ/ อัตราส่วนร่วม
multiplier/ˌmʌltɪˈplaɪə/ ตัวคูณ
complex conjugate/ˈkɒmpleks ˈkɒndʒuːɡeɪt/ จำนวนเชิงซ้อน-query conjugate
binomial coefficient/baɪˈnəʊmɪəl ˌkəʊɪˈfɪʃənt/ สัมประสิทธิ์ทวินาม
Taylor polynomial/ˈteɪlə ˌpɒlɪˈnəʊmɪəl/ พหุนามเทย์เลอร์
1.3

เลขชี้กำลัง รากที่สอง และรูปแบบมาตรฐาน

ความยาวระดับจุลภาคเล็กแค่ไหน?

  • กล้องจุลทรรศน์บันทึกความยาว 0.000072 เมตร การแสดงอย่างกระชับต้องรักษาขนาดให้ถูกต้อง
  • บทเรียนนี้ศึกษา เลขชี้กำลัง: เลขยกกำลังที่ฐานถูกยกขึ้น

วิธีทำ

  • สำหรับฐานบวกเดียวกัน การคูณจะบวกเลขชี้กำลัง และการหารจะลบเลขชี้กำลัง
  • เลขชี้กำลังลบหมายถึงส่วนกลับ; เลขชี้กำลังเศษส่วนหมายถึงราก
  • มาตรฐานรูปมี 1≤a<10

กรณีฝึกทำ

$$a^m a^n=a^{m+n},\quad a^{-n}=\frac1{a^n},\quad a^{m/n}=\left(\sqrt[n]{a}\right)^m$$

ตัวอย่าง:

0.000072=7.2×10^(-5). นอกจากนี้ 16^(3/4)=(16^(1/4))^3=2^3=8. หักพจน์ √72=6√2, จากนั้นทำให้ตัวส่วนไม่มีราก $1/\sqrt{2}$=√2/2.

ตัวเลขของ 0.000072 พร้อมลูกศร 5 ตัวแสดงจุดทศนิยมเลื่อนไปทางขวาเพื่อสร้าง 7.2 ทำให้จำนวนคือ 7.2 × 10⁻⁵
การเคลื่อนย้ายจุด 5 ไปทางขวาจะได้ 7.2, ดังนั้น 0.000072 = 7.2 × 10⁻⁵

จุดที่เข้าใจผิด

  • กฎเลขชี้กำลังไม่สามารถเปลี่ยนผลบวกให้เป็นกำลังเดียว: 2^3+2^4=24, ไม่ใช่ 2^7
  • อย่าปัดเศษรากเมื่อโจทย์ต้องการคำตอบที่แม่นยำ

ไม่ถูกต้อง: สำหรับทุกค่า a ที่มากกว่าศูนย์, a^2+a^3 เท่ากับ a^5 กฎเลขชี้กำลังจะบวกกันก็ต่อเมื่อพจน์ถูกคูณกัน: 2²+2³=12, แต่ 2⁵=32


การนำไปใช้

  • ตรวจสอบกำลังสิบเทียบกับปริมาณต้นฉบับ
  • ใช้รากสำหรับการคำนวณเรขาคณิตที่แม่นยำ และปัดเศษเฉพาะความยาวสุดท้ายเมื่อโจทย์ถามเป็นทศนิยม

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021
  • ใบข้อ 1 ห้ามใช้เครื่องคิดคำนวณ: รักษาเศษส่วน ราก และ π ไว้เป็นค่าที่แน่นอนและแสดงขั้นตอนแต่ละขั้น. ในใบข้อที่ใช้เครื่องคิดคำนวณ ก็ยังต้องเขียนนิพจน์ก่อนค่าตัวเลข

จุดสำคัญ:

  • เลขชี้กำลัง: เลขยกกำลังของฐาน
  • สำหรับฐานบวกเดียวกัน การคูณจะบวกเลขชี้กำลัง และการหารจะลบเลขชี้กำลัง
  • ระวัง: กฎเลขชี้กำลังไม่สามารถแปลงผลบวกให้เป็นเลขชี้กำลังเดียวได้: 2^3+2^4=24, ไม่ใช่ 2^7

เขียนจาก 8 ยกกำลัง 2/3

  • คำนวณ 8 เป็นเลขชี้กำลัง 2/3
  • a สี่กำลังบวก b สามกำลัง ไม่ใช่ a บวก b ถึงกำลังห้า
สำรวจ

เลขชี้กำลัง รากที่สอง และรูปมาตรฐาน

สำหรับฐานที่เป็นบวกเดียวกัน การคูณจะบวกละดับและหารจะลบระดับ

เปรียบเทียบแบบจำลองกับกรณีที่มีตัวอย่างวิธีทำ และอธิบายการเปลี่ยนแปลงหนึ่งอย่าง

1.4

ลำดับเลขอนุกรมและความสัมพันธ์แบบวนซ้ำ

การเปลี่ยนแปลงเป็นการบวกหรือคูณ?

  • แผนการออมเงินเพิ่ม ¥30 ทุกสัปดาห์; โมเดลประชากรเพิ่มขึ้น 5% ต่อปี ผลต่างเท่ากันและอัตราส่วนเท่ากันต้องใช้โมเดลที่แตกต่างกัน
  • บทเรียนนี้ศึกษา อัตราส่วนร่วม: ตัวคูณคงที่ระหว่างพจน์ติดกันในอนุกรมเรขาคณิต

วิธีทำ

  • สำหรับอนุกรมเลขคณิต u_n=a+(n-1)d และ S_n=n(2a+(n-1)d)/2
  • สำหรับอนุกรมเรขาคณิต u_n=ar^(n-1) และ S_n=a(1-r^n)/(1-r)
  • ผลบวกอนันต์ของอนุกรมเรขาคณิตจะมีอยู่ก็ต่อเมื่อ |r|<1 เท่านั้น

กรณีฝึกทำ

$$u_n=a+(n-1)d,\qquad S_n=\frac{n}{2}\left[2a+(n-1)d\right]$$

ตัวอย่าง:

สำหรับ a=5, d=3, n=8, u_8=5+7×3=26 และ S_8=8(10+21)/2=124. สำหรับ a=12, r=1/2, ผลรวมอนันต์=12/(1-1/2)=24. สำหรับ u_(n+1)=2u_n+1 โดยที่ u_1=1, พจน์ถัดไปคือ 3,7,15.

จุดของอนุกรมเลขคณิต 5, 8, 11 และอื่นๆ เพิ่มขึ้นทีละ 3 สำหรับแต่ละพจน์ จนถึงพจน์ที่แปด 26
uₙ = 5 + 3(n − 1): ก้าวเท่ากัน 3 จัดให้พจน์อยู่บนเส้นตรง

จุดที่เข้าใจผิด

  • พจน์แรกมีดัชนี 1 ดังนั้นเลขชี้กำลังคือ n-1
  • ลำดับคือรายการ;อนุกรมคือผลบวก
  • ลำดับเรขาคณิตสามารถสลับเครื่องหมายและยังลู่เข้าได้

ไม่จริง: อนุกรมเรขาคณิตทุกชุดมีผลบวกอนันต์จำกัด ผลบวกอนันต์จะมีอยู่ก็ต่อเมื่อ −1<r<1; สำหรับ r=2 พจน์จะเพิ่มขึ้นโดยไม่จำกัด


การนำไปใช้

  • อธิบายว่าบริบทสนับสนุนการเปลี่ยนแปลงแบบบวกหรือคูณ
  • ในด้านการเงิน ให้แยกแยะระหว่างเงินฝากครั้งเดียวกับกระแสเงินฝากก่อนเลือกสูตรผลรวม

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021
  • ใบข้อ 1 ห้ามใช้เครื่องคิดคำนวณ: รักษาเศษส่วน ราก และ π ไว้เป็นค่าที่แน่นอนและแสดงขั้นตอนแต่ละขั้น. ในใบข้อที่ใช้เครื่องคิดคำนวณ ก็ยังต้องเขียนนิพจน์ก่อนค่าตัวเลข

จุดสำคัญ:

  • อัตราส่วนร่วม: ค่าคูณคงที่ระหว่างพจน์ติดกันในลำดับเรขาคณิต
  • สำหรับอนุกรมเลขคณิต u_n=a+(n-1)d และ S_n=n(2a+(n-1)d)/2
  • ระวัง: พจน์แรกมีดัชนี 1 ดังนั้นเลขชี้กำลังคือ n-1

เขียนจากพจน์ที่ 4 เป็น 17

  • ลำดับเลขคณิตมีพจน์แรก 8 และผลต่างร่วม 3
  • หาพจน์ที่ 4.อนุกรมเรขาคณิตอนันต์ต้องการอัตราส่วนร่วมที่มีขนาดน้อยกว่า 1
สำรวจ

อนุกรม เรขาคณิต และความสัมพันธ์แบบวนซ้ำ

สำหรับอนุกรมเลขคณิต, u_n=a+(n-1)d และ S_n=n(2a+(n-1)d)/2

เปรียบเทียบแบบจำลองกับกรณีที่มีตัวอย่างวิธีทำ และอธิบายการเปลี่ยนแปลงหนึ่งอย่าง

1.5

เปอร์เซ็นต์ อัตราส่วน และการคิดเชิงสัดส่วน

เราสามารถหาราคาต้นฉบับกลับมาได้หรือไม่?

  • เสื้อโค้ดลดราคา 20% เหลือ ¥240 ส่วนลดคำนวณจากราคาเดิม ไม่ใช่จากราคาสินค้าลด
  • บทเรียนนี้ศึกษา ตัวคูณ: ตัวประกอบที่ทำเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ในการคูณครั้งเดียว

วิธีทำ

  • การเพิ่มขึ้น p% มีตัวคูณ 1+p/100; การลดลงมีตัวคูณ 1-p/100
  • กลับค่าเปอร์เซ็นต์โดยการหารด้วยตัวคูณ
  • ในอัตราส่วน ให้หาจำนวนส่วนรวมก่อน

กรณีฝึกทำ

$$P_{\mathrm{new}}=P_{\mathrm{old}}\left(1+\frac{r}{100}\right)$$

ตัวอย่าง:

ให้ราคาเดิมคือ P โมเดลคือ ราคาสินค้าลด=0.8P ดังนั้น P=240/0.8=300. การเพิ่มขึ้น 20% ต่อมาทำให้ได้ 240×1.2=288 ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงทั้งสองจึงไม่หักล้างกัน

แผนภูมิแท่ง: ราคาเดิม 300 หยวน, 240 หลังลด 20%, 288 หลังเพิ่มอีก 20%
300 → 240 → 288 หยวน: ลด 20% แล้วเพิ่ม 20% ไม่กลับไปที่ 300 เพราะการเพิ่ม 20% ครั้งหลังนั้นคำนวณจาก 240

จุดที่เข้าใจผิด

  • เปอร์เซ็นต์ใช้ฐานที่ระบุไว้เป็นเกณฑ์
  • การลบเปอร์เซ็นต์จะทำให้สูญเสียฐานนั้นไป
  • สำหรับการเปลี่ยนแปลงแบบสะสม ให้คูณตัวคูณเข้าด้วยกัน อย่าบวกเปอร์เซ็นต์

ไม่ถูกต้อง: การลดลง 20% ตามด้วยการเพิ่มขึ้น 20% ไม่คืนราคาเริ่มต้นให้ เพราะการเพิ่มขึ้น 20% นั้นคำนวณจากจำนวนที่น้อยลง: 100×0.8×1.2=96 ไม่ใช่ 100


การนำไปใช้

  • สำหรับความแปรผันตรง ใช้ y=kx; สำหรับความแปรผกผัน ใช้ y=k/x
  • คำนวณค่า k จากคู่ตัวเลขที่กำหนดก่อนนำไปใช้กับค่าใหม่
  • ระบุสิ่งที่คุณควบคุมให้คงที่

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021
  • ใบข้อ 1 ห้ามใช้เครื่องคิดคำนวณ: รักษาเศษส่วน ราก และ π ไว้เป็นค่าที่แน่นอนและแสดงขั้นตอนแต่ละขั้น. ในใบข้อที่ใช้เครื่องคิดคำนวณ ก็ยังต้องเขียนนิพจน์ก่อนค่าตัวเลข

จุดสำคัญ:

  • ตัวคูณ: ค่าคูณที่ใช้ดำเนินการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ในขั้นตอนการคูณเดียว
  • การเพิ่มขึ้น p% มีตัวคูณ 1+p/100; การลดลงมีตัวคูณ 1-p/100
  • ระวัง: เปอร์เซ็นต์ต้องใช้ฐานที่ระบุไว้เป็นเกณฑ์

เขียนจากราคาสุดท้ายเป็น 240

  • ราคา 250 ลดลง 20 เปอร์เซ็นต์ แล้วเพิ่มขึ้น 20 เปอร์เซ็นต์
  • หาราคาสุดท้าย การเปลี่ยนแปลงสองครั้งนี้ไม่หักล้างกัน
สำรวจ

เปอร์เซ็นต์ อัตราส่วน และเหตุผลเชิงสัดส่วน

การเพิ่มขึ้น p% มีตัวคูณ 1+p/100; การลดลงมีตัวคูณ 1-p/100

อธิบายว่าทำไมการลด 20% ตามด้วยการเพิ่ม 20% จึงได้ผลลัพธ์เป็น 288 แทนที่จะได้ 300

1.6

จำนวนเชิงซ้อนและราก

ถ้ารากไม่ใช่จำนวนจริงเป็นอย่างไร?

  • สมการ x²+1=0 ไม่มีรากเป็นจำนวนจริง การขยายระบบจำนวนช่วยให้เราสามารถแสดงและคำนวณกับรากทั้งสองได้
  • บทเรียนนี้ศึกษา คู่สมมูลเชิงซ้อน: จำนวนที่ได้จากการเปลี่ยนเครื่องหมายของส่วนจินตภาพ

วิธีทำ

  • เขียน z=a+bi โดยที่ i²=-1
  • จำนวน-queryate คือ a-bi และ z คูณจำนวน-queryate = a²+b²
  • โมดูลัสคือ √(a²+b²); อาร์กิวเมนต์ต้องใช้จตุภาคที่ถูกต้อง
  • ราก-queryate เกิดขึ้นในพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนจริง

กรณีฝึกทำ

$$z=a+bi,\qquad |z|=\sqrt{a^2+b^2},\qquad z\overline z=a^2+b^2$$

ตัวอย่าง:

สำหรับ z=3+4i, |z|=5 และคู่สมมูลของ z=3-4i ค่าผกผันคือ (3-4i)/25 สำหรับ x²-6x+13=0 รากคือ 3±2i การคูณด้วยคู่สมมูลทำให้ตัวส่วนที่เป็นจำนวนจริง

แผนภาพอาร์แกนที่มี 3 + 4i อยู่เหนือแกนจริง และสังยุค 3 − 4i สะท้อนอยู่ด้านล่าง
สังยุค 3 − 4i คือการสะท้อนของ 3 + 4i บนแกนจริง; ทั้งสองมีโมดูลัสเท่ากับ 5

จุดที่เข้าใจผิด

  • รากที่สองของผลบวกไม่ใช่ผลบวกของรากที่สอง
  • ฟังก์ชัน arctan เพียงอย่างเดียวอาจให้ค่าใน quadrant ที่ผิด
  • อย่าสับสนระหว่างโมดูลัสกับโมดูลัสกำลังสอง

ไม่ถูกต้อง: สำหรับ a+bi โมดูลัสของมันจะเท่ากับ a+b เสมอ โมดูลัสคือ √(a²+b²): สำหรับ 3+4i ค่าโมดูลัสคือ 5 ไม่ใช่ 7


การนำไปใช้

  • วาดแกนจำนวนจริงแนวนอนและแกนจำนวนจินตภาพแนวตั้ง
  • สำหรับผลคูณ โมดูลัสคูณกันและอาร์กิวเมนต์บวกกัน; การยกกำลังขยายรูปแบบทางเรขาคณิตนี้ผ่านทฤษฎีบทของเด มอยวร์

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021
  • ใบข้อ 1 ห้ามใช้เครื่องคิดคำนวณ: รักษาเศษส่วน ราก และ π ไว้เป็นค่าที่แน่นอนและแสดงขั้นตอนแต่ละขั้น. ในใบข้อที่ใช้เครื่องคิดคำนวณ ก็ยังต้องเขียนนิพจน์ก่อนค่าตัวเลข

จุดสำคัญ:

  • จำนวนสมนัย: จำนวนที่ได้จากการเปลี่ยนเครื่องหมายของส่วนจินตภาพ
  • เขียน z=a+bi โดยที่ i²=-1
  • ระวัง: รากที่สองของผลบวกไม่ใช่ผลรวมของรากที่สอง

เขียนจากโมดูลัสเป็น 13

  • หาโมดูลัสของ 5 บวก 12 i
  • ค่าสัมบูรณ์ไม่ใช่ผลรวมขององค์ประกอบทั้งสอง
สำรวจ

จำนวนเชิงซ้อนและราก

เขียน z=a+bi เมื่อ i²=-1

เปรียบเทียบแบบจำลองกับกรณีที่มีตัวอย่างวิธีทำ และอธิบายการเปลี่ยนแปลงหนึ่งอย่าง

1.7

การขยายทวินามและการประมาณค่าที่มีประสิทธิภาพ

การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยส่งผลต่อเลขชี้กำลังอย่างไร?

  • การวัดค่าที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยส่งผลต่อกำลังของปริมาณนั้น การขยายอนุกรมสามารถแสดงขนาดของผลกระทบอันดับแรกและอันดับสองได้
  • บทเรียนนี้ศึกษา สัมประสิทธิ์ทวินาม: จำนวนวิธีในการเลือกวัตถุจำนวนที่กำหนดจากเซต

วิธีทำ

  • สำหรับจำนวนเต็มบวก n, (a+b)^n คือการกระจายทวินามที่มีจำกัด
  • สำหรับ n ที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม, ขยาย (1+x)^n เป็น 1+nx+n(n-1)x²/2+... โดยที่ |x|<1
  • แยกตัวคูณคงที่ออกก่อนใช้รูปแบบนี้

กรณีฝึกทำ

$$(1+x)^n=1+nx+\frac{n(n-1)}{2}x^2+\cdots$$

ตัวอย่าง:

(1+2x)^5=1+10x+40x²+80x³+80x⁴+32x⁵. สำหรับ (1+x)^(-1), พจน์สามแรกคือ 1-x+x²; ที่ x=0.1 จะได้ค่าประมาณ 0.91 เมื่อเทียบกับค่าที่แท้จริง 1/1.1≈0.909091.

ตารางสำหรับ (1 + 2x)⁵: แถว Pascal 1, 5, 10, 10, 5, 1 คูณด้วยกำลังของ 2 ให้สัมประสิทธิ์ 1, 10, 40, 80, 80, 32 สำหรับ 1 ถึง x⁵
สัมประสิทธิ์แต่ละตัวใน (1 + 2x)⁵ เป็นจำนวนพาสคัลคูณด้วย 2ᵏ: 1, 10, 40, 80, 80, 32

จุดที่เข้าใจผิด

  • การกระจายใน 2x ต้องมีเงื่อนไข |2x|<1 สำหรับอนุกรมอนันต์ ไม่ใช่แค่ |x|<1 เท่านั้น
  • การขยายกำลังจำนวนเต็มบวกจะเป็นพหุนามที่มีจำนวนพจน์จำกัด และไม่มีการจำกัดการลู่เข้าดังกล่าว

ไม่เป็นจริง: การกระจายทวินามทุกชนิดเป็นพหุนามที่มีจำนวนพจน์จำกัด รวมถึงกำลังที่ไม่ใช่จำนวนเต็มบวก สำหรับกำลังลบหรือเศษส่วน การกระจายจะเป็นอนุกรมอนันต์ ซึ่งมีผลใช้ได้เฉพาะเมื่อ |x|<1 เท่านั้น


การนำไปใช้

  • ระบุช่วงค่าที่ใช้ได้ alongside กับค่าประมาณ
  • เก็บพจน์ให้เพียงพอเพื่อรองรับความแม่นยำที่ต้องการ และแยกตัวสัมประสิทธิ์ออกจากพจน์ทั้งหมดที่มี x

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021
  • ใบข้อ 1 ห้ามใช้เครื่องคิดคำนวณ: รักษาเศษส่วน ราก และ π ไว้เป็นค่าที่แน่นอนและแสดงขั้นตอนแต่ละขั้น. ในใบข้อที่ใช้เครื่องคิดคำนวณ ก็ยังต้องเขียนนิพจน์ก่อนค่าตัวเลข

จุดสำคัญ:

  • สัมประสิทธิ์ทวินาม: จำนวนวิธีการเลือกวัตถุจำนวนหนึ่งจากเซตที่กำหนด
  • สำหรับจำนวนเต็มบวก n, (a+b)^n คือการกระจายทวินามที่มีจำกัด
  • ระวัง: การกระจายใน 2x ต้องมีเงื่อนไข |2x|<1 สำหรับอนุกรมอนันต์ ไม่ใช่แค่ |x|<1 เท่านั้น

เขียนจากสัมประสิทธิ์ 54

  • หาสัมประสิทธิ์ของ x² ใน (1 + 3x) ยกกำลัง 4
  • การกระจายทวินามจะมีจำกัดเฉพาะเมื่อเลขชี้กำลังเป็นจำนวนเต็มที่ไม่ติดลบเท่านั้น
สำรวจ

การขยายทวินามและการประมาณที่มีข้อสมมติ

สำหรับจำนวนเต็มบวก n, (a+b)^n คือการขยายทวินามที่มีจำนวนพจน์จำกัด

เปรียบเทียบแบบจำลองกับกรณีที่มีตัวอย่างวิธีทำ และอธิบายการเปลี่ยนแปลงหนึ่งอย่าง

1.8

อนุกรม ผลต่างจำกัด และการขยายเทย์เลอร์

ฟังก์ชันพหุนามสามารถแทนที่ฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลได้ใกล้จุดหนึ่งหรือไม่?

  • ใกล้จุดที่ทราบค่าแล้ว ฟังก์ชันที่ซับซ้อนสามารถถูกแทนที่ด้วยการประมาณค่าด้วยโพลิโนมิอัล การประมาณค่านี้จำเป็นต้องมีจุดศูนย์กลางและสเกลที่เหมาะสม
  • บทเรียนนี้ศึกษา โพลิโนมิอัลเทย์เลอร์: โพลิโนมิอัลที่สร้างจากอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่จุดศูนย์กลางที่กำหนดไว้

วิธีทำ

  • เมื่อ x=a, f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + f''(a)(x-a)²/2! + ... เมื่อการกระจายมีความถูกต้อง
  • เมื่อ a=0 จะเป็นการกระจายของแมคลอเรน
  • ผลบวกจำกัดอาจลดรูปด้วยการตัดทอนหรือใช้สูตรผลบวกมาตรฐาน

กรณีฝึกทำ

$$f(x)=f(0)+f^{\prime}(0)x+\frac{f^{\prime\prime}(0)}{2!}x^2+\cdots$$

ตัวอย่าง:

สามพจน์แรกของการขยาย e^x คือ 1+x+x²/2. ที่ x=0.1 ค่าที่ได้คือ 1.105 ซึ่งใกล้เคียงกับ e^0.1≈1.105170. สำหรับผลบวกของ k² จาก k=1 ถึง 5, n(n+1)(2n+1)/6 ให้ค่า 5×6×11/6=55.

กราฟ y = eˣ และพหุนาม 1 + x + x²/2 ที่วาดตั้งแต่ x = −1 ถึง 1; ทั้งสองเกือบทับกันบริเวณ x = 0 แต่แยกออกจากกันที่ปลายทั้งสองข้าง
1 + x + x²/2 เข้าใกล้ eˣ มากบริเวณ x = 0 และห่างออกไปเมื่อ x มีค่ามากขึ้น

จุดที่เข้าใจผิด

  • ตัวคูณ factorial ต้องอยู่ในตัวส่วนของสัมประสิทธิ์ Taylor ทุกตัว
  • จุดศูนย์กลางของการกระจายไม่จำเป็นต้องเป็นศูนย์เสมอไป
  • การประมาณค่าใกล้จุดศูนย์กลางอาจผิดพลาดเมื่ออยู่ห่างออกไป

ไม่ถูกต้อง: พหุนามเทย์เลอร์จะตรงตามฟังก์ชันเดิมทุกจุดเสมอ พหุนามเทย์ลเลอร์เป็นเพียงการประมาณค่า โดยมักมีความแม่นยำเฉพาะบริเวณจุดศูนย์กลางเท่านั้น


การนำไปใช้

  • สำหรับอนุกรมเทเลสโคปิก ให้เขียนหลายพจน์และระบุปลายทั้งสองที่ยังคงเหลืออยู่
  • สำหรับการประมาณค่าด้วย Taylor ระบุระดับของพหุนามและเปรียบเทียบกับค่าที่ทราบหรือค่าความคลาดเคลื่อนตามต้องการ

ในหลักสูตรเรียนของคุณ

  • การวิเคราะห์และแนวทาง HL, หลักสูตรที่เริ่มประเมินเป็นครั้งแรกใน 2021
  • ใบข้อ 1 ห้ามใช้เครื่องคิดคำนวณ: รักษาเศษส่วน ราก และ π ไว้เป็นค่าที่แน่นอนและแสดงขั้นตอนแต่ละขั้น. ในใบข้อที่ใช้เครื่องคิดคำนวณ ก็ยังต้องเขียนนิพจน์ก่อนค่าตัวเลข

จุดสำคัญ:

  • พหุนาม Taylor: พหุนามที่สร้างจากอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่จุดศูนย์กลางที่กำหนด
  • เมื่อ x=a, f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + f''(a)(x-a)²/2! + ... เมื่อการกระจายมีความถูกต้อง
  • ระวัง: ตัวคูณ factorial ต้องอยู่ในตัวส่วนของสัมประสิทธิ์ Taylor ทุกตัว

เขียนจากผลบวกกำลังสองของ 30

  • หาผลบวกของ k² จาก k = 1 ถึง 4
  • ใช้ 1 + x + x²/2 เพื่อประมาณค่า e^0.2 โพลินอมียลเทอร์ไม่ได้มีค่าแม่นยำสำหรับทุกอินพุต

เขียนจากผลบวกของ 5050

  • หาผลบวกของ k ตั้งแต่ k = 1 ถึง 100
  • การจับคู่แบบเกาส์: 1 + 100, 2 + 99, … จะได้ 50 คู่ของ 101 ดังนั้น 5 050

เขียนจากการประมาณค่าอันดับสองของ 1.22

  • ใช้ 1 + x + x²/2 ที่ x = 0.2
  • ค่าประมาณคือ 1.22 เมื่อเทียบกับค่าจริงที่ใกล้เคียง 1.2214 — ส่วนที่หายไปคือ x³/6 (ประมาณ 0.0013) ซึ่งเป็นขนาดของความผิดพลาดจากการตัดทอน
สำรวจ

อนุกรม, ผลต่างจำกัด และการขยายเทย์เลอร์

รอบๆ x=a, f(x)=f(a)+f prime(a)(x-a)+f double prime(a)(x-a)²/2!+

เปรียบเทียบแบบจำลองกับกรณีที่มีตัวอย่างวิธีทำ และอธิบายการเปลี่ยนแปลงหนึ่งอย่าง

บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้

ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที

หัวข้อเพิ่มเติมใน International Baccalaureate · IB Diploma · Mathematics: Analysis and Approaches · HL

เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี

IGCSE, A-Level & AP