Question 1:

(i) Show that ddu  loge (u+a2+u2)= 1a2+u2 , where a is a constant. (ii) Hence evaluate0π2cos x4+sin2 xdx. Use the substitution t = tan x2 to find 11+cosx+sinx dx. A complex number satisfies z-4 2 and Im(z)0.  (i) Sketch the locus of z. (ii) Show that - π6 arg z0. By rationalising the numerator of the integrand, evaluate 121 x2-x dx. Use a suitable substitution to evaluate 39 3(9+x)x dx.

Question 2:

(i) Find a general solution to the equation cos 3x= sin 2x. (ii) Hence, or otherwise, find the smallest positive solution of the equation  cos 3x= sin 2x.

Question 3:

Solve the quadratic equationz2  2iz + 3 = 0.

Question 4:

Given that z=cosθ+isinθ (i)zn+1zn=2cosnθ (ii) Express x5-1 as the product of three factors each containing real  coefficents. (iii) Prove that 1-cos2π51-cos4π5=54 

Question 5:

The complex number w is given by w = 1 + 3 i. Show that w2 = 2w¯ .  Evaluate |w| and arg  w   Show that w is a root of z3  8 = 0 .

Question 6:

The points O, I, Z and P on the Argand Plane represent the complex numbers 0, 1,z and z + 1  respectively, where z= cosθ + i sinθ is any complex number of modulus 1, with 0 <θ <π . Explain why OIPZ is a rhombus Show that z-1z+1 is purely imaginary. Find the modulus of z + 1 in terms of θ .

Question 7:

A particle is projected from a point on a straight line with velocity u ms-1 and moves in such a way that when it has travelled a distance of x meters it has velocity of v=u4+ux ms-1. Prove that the acceleration of the particle is -v3 ms-2.

Question 8:

One of the largest Pyramids in Egypt is approximately 150m high and has a square base with a base area of approximately 50,000m2. The diagram below shows a square based pyramid with a base area A and height h. The thickness of the cross-section at height y is y.

 

 

 

 

 

 

i) Show that the area of the cross section at height y can be represented as: A×h-yh2

ii) Find the volume of the pyramid by using slicing technique.

Question 9:

Find, by the method of cylindrical shells, the volume of the solid generated when the region bounded by the curve y=x2+1, the line x=2 and the co-ordinates axes is rotated about the line x=3.

Question 10:

The area bounded by the parabola y=e2x and the line y is rotated about the line y. Use the slice (washer) method to find the volume of the solid formed.

Question 11:

Show that the normal to the ellipse x2a2+y2b2=1 (a2>b2) at the point P(x1,y1) has equation a2y1x+b2x1y=(a2-b2)x1y1 This normal meets the major axis of the ellipse at G Sis one focus of the ellipse.  Show that GS=e.PS where e is the eccentricity of the ellipse. 

Question 12:

A mass of 10 kg, centre B is connected by light rods to sleeves A and C which revolve freely about the  vertical axis AC but do not move vertically.  Given AC = 2 metres, show that the radius of the circular path of rotation of B is 32 metres. Find the tensions in the rods AB, BC when the mass makes 90 revolutions per minute about the vertical axis.  

Question 13:

Arailway track has been constructed around a circular curve of radius 500 metres.  The distance across the track between the rails is 1.5 metres and the outer rail  G1 metres above the inner rail.  Ifthe train travels on the track at a speed v0 which eliminates any sideways force on the wheels.  Draw a diagram showing all the forces acting on the train.  Show that v02=500g tanθ. where θ is the angle the track makes  with the horizontal. Take g=9.8 ms-2. Calculate v0 Ifthe train travels on the track at a speed v>v0. State which rail exerts a lateral force on the wheel at the point of contact.  Draw a diagram showing all the forces on the train.  Show that the lateral force F exerted by the rail on the wheel is  given by 3mg sinθ, where m is the mass of the train. Deduce that  F is one fifth the weight of the train when v=2v0.

Question 14:

For the conic H : x225+y216=1  Calculate the eccentricity e. Sketch H, showing the x -intercepts, coordinates of the foci, equations of the directrices and equations of the asymptotes. A point P(5secθ , 4tanθ )  lies on H.  By differentiation, find the gradient of the normal to H at P. Show that the equation of the normal to H at P is  5xsecθ+4ytanθ=41

Question 15:

P5p,5p,p>0  and Q5q,5q,q>0  are two distinct points on the hyperbola, H, xy = 25 .  Derive the equation of the chord PQ. You are given the equation of the tangent at P is x+p2y=2cp.. (DO NOT PROVE THIS)  If the tangents at P and Q intersect at R, find the co-ordinates of R.  If the secant PQ passes through the point A(15,0) , find the locus of R, stating  any restrictions on the locus.

Question 16:

P(a cos θ, b sin θ) is a point on the ellipse x2a2+y2b2=1 i. Show that the equation of the normal to P is:  ax sin θ  by cos θ =  a2  b2 sin θ cos θ  ii. G is the point where this normal meets the x axis. N is the foot of  the perpendicular from P to the x axis, O is the origin and e is the  eccentricity.  Show that OGON  = e2.  The tangent to the hyperbola xy = c2at the point T  ct, c t  meets the x and y axes at F and G respectively,  and the normal at T meets the line y = x at H.

.

 i. Show that the tangent at T is  x+t2y=2ct ii. Show that the normal at T is t  3x  ty = c  t4  1  iii. Prove that FH  H

Question 17:

The following diagram shows the sketch of the function y = f(x).

.

On separate diagrams of 13page each, carefully sketch: y=fx y=1fx y=cos-1fx.   Given x  R, and x be a real number that is the smallest integer that is greater than,  or equal to x.  i. Evaluate 2.5 and (2.5 + 2.5)2 .  ii. Sketch a graph of y= x + (x + x)2 .  By using the substitution x= 2 tan θ, evaluate the definite integral dx4+x232 

Question 18:

A parabolic segment has height h and width 2a. Use simpson's rule with three function values to show that the exact area of this segment is 43ah.

 

 

 

In the diagram below, a tent has a circullar base with centre O and radius a, AOB is a diameter of the base. The shaded area PMQR is a typical cross section of the tent perpendicular to AB, and meets AB at point M distant x from O. The curve PRQ is a parabola with axis RM and QM=RM

Question 19:

The region bounded by y4x2 -x4 and 0x2 is rotated about the y axis to form a solid. What is the volume of this solid using the method of cylindrical shells? (A) 16π3units3 (B) 8π3units3 (C) 20π3units3 (D) 32π3units3

Question 20:

 The region is bounded by the lines x=1, y=1, y= 1 and by the curve x=-y2. The region is rotated  through 360º about the line x= 2 to form a solid. What is the correct expression for volume of this solid?