| Abbreviations used in the mark scheme | Meaning |
| dep* | Mark dependent on a previous mark, indicated by *. The * may be omitted if only one previous M mark |
| cao | Correct answer only |
| oe | Or equivalent |
| rot | Rounded or truncated |
| soi | Seen or implied |
| www | Without wrong working |
| AG | Answer given |
| awrt | Anything which rounds to |
| BC | By Calculator |
| DR | This question included the instruction: In this question you must show detailed reasoning. |
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||||||||||||||||||
| \multirow[t]{2}{*}{3 |
| М1 | 3.1a |
|
| |||||||||||||||||||||
| [4] | ||||||||||||||||||||||||||
| (b) | DR \(\begin{aligned} | \int _ { - 1 } ^ { 1 } ( 5 \cosh x + 3 \sinh x ) \mathrm { d } x = [ 5 \sinh x + 3 \cosh x ] _ { - 1 } ^ { 1 } | ||||||||||||||||||||||||
| = \left( 5 \frac { \mathrm { e } ^ { 1 } - \mathrm { e } ^ { - 1 } } { 2 } + 3 \frac { \mathrm { e } ^ { 1 } + \mathrm { e } ^ { - 1 } } { 2 } \right) - \left( 5 \frac { \mathrm { e } ^ { - 1 } - \mathrm { e } ^ { 1 } } { 2 } + 3 \frac { \mathrm { e } ^ { - 1 } + \mathrm { e } ^ { 1 } } { 2 } \right) | ||||||||||||||||||||||||||
| = \left( 4 \mathrm { e } ^ { 1 } - \mathrm { e } ^ { - 1 } \right) - \left( 4 \mathrm { e } ^ { - 1 } - \mathrm { e } ^ { 1 } \right) | ||||||||||||||||||||||||||
| = 5 \mathrm { e } - \frac { 5 } { \mathrm { e } } \end{aligned}\) | М1 | 1.1 | Attempt at integral (i.e. one function changed) |
| ||||||||||||||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||||||||||
| 4 | (b) | \(\begin{aligned} | \int _ { 1 / 6 } ^ { 1 / 2 } \frac { 1 } { ( 1 + 2 x ) \sqrt { x } } \mathrm {~d} x = \sqrt { 2 } \int _ { 1 / 6 } ^ { 1 / 2 } \frac { 1 } { ( 1 + 2 x ) \sqrt { 2 x } } \mathrm {~d} x | |||||||||||||||
| = \sqrt { 2 } \left[ \tan ^ { - 1 } \sqrt { 2 x } \right] _ { 1 / 6 } ^ { 1 / 2 } = \sqrt { 2 } \left( \tan ^ { - 1 } 1 - \tan ^ { - 1 } \frac { 1 } { \sqrt { 3 } } \right) | ||||||||||||||||||
| = \sqrt { 2 } \left( \frac { \pi } { 4 } - \frac { \pi } { 6 } \right) = \frac { \sqrt { 2 } } { 12 } \pi | ||||||||||||||||||
| \text { So } k = \frac { \sqrt { 2 } } { 12 } \end{aligned}\) |
|
|
| |||||||||||||||
| Alternatively: \(\begin{aligned} | \text { Let } u = \sqrt { x } | |||||||||||||||||
| \mathrm {~d} u = \frac { 1 } { 2 \sqrt { x } } \mathrm {~d} x \Rightarrow \mathrm {~d} x = 2 \sqrt { x } \mathrm {~d} u = 2 u \mathrm {~d} u | ||||||||||||||||||
| \int _ { \frac { 1 } { 6 } } ^ { \frac { 1 } { 2 } } \frac { \sqrt { x } } { \left( x + 2 x ^ { 2 } \right) } \mathrm { d } x = \int _ { x = \frac { 1 } { 6 } } ^ { x = \frac { 1 } { 2 } } \frac { u } { \left( u ^ { 2 } + 2 u ^ { 4 } \right) } 2 u \mathrm {~d} u = 2 \int _ { x = \frac { 1 } { 6 } } ^ { x = \frac { 1 } { 2 } } \frac { 1 } { \left( 1 + 2 u ^ { 2 } \right) } \mathrm { d } u | ||||||||||||||||||
| = \sqrt { 2 } \left[ \tan ^ { - 1 } u \sqrt { 2 } \right] _ { x = \frac { 1 } { 6 } } ^ { x = \frac { 1 } { 2 } } | ||||||||||||||||||
| = \sqrt { 2 } \left[ \tan ^ { - 1 } \sqrt { 2 x } \right] _ { x = \frac { 1 } { 6 } } ^ { x = \frac { 1 } { 2 } } = \sqrt { 2 } \left( \tan ^ { - 1 } 1 - \tan ^ { - 1 } \frac { 1 } { \sqrt { 3 } } \right) = \sqrt { 2 } \left( \frac { \pi } { 4 } - \frac { \pi } { 6 } \right) | ||||||||||||||||||
| = \frac { \pi \sqrt { 2 } } { 12 } \end{aligned}\) |
| |||||||||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||
| 5 | (a) | \(\begin{aligned} | \cosh x = \frac { \mathrm { e } ^ { x } + \mathrm { e } ^ { - x } } { 2 } = \frac { \mathrm { e } ^ { 2 x } + 1 } { 2 \mathrm { e } ^ { x } } | |||||||
| \Rightarrow \operatorname { sech } x = \frac { 2 \mathrm { e } ^ { x } } { \mathrm { e } ^ { 2 x } + 1 } \quad \text { AG } \end{aligned}\) |
|
| Use of \(\cosh x\) in exponentials | |||||||
| (b) | \(\begin{aligned} | u = \mathrm { e } ^ { x } \Rightarrow \mathrm {~d} u = \mathrm { e } ^ { x } \mathrm {~d} x | ||||||||
| \Rightarrow \mathrm {~d} x = \frac { \mathrm { d } u } { u } | ||||||||||
| \Rightarrow \int \operatorname { sech } x \mathrm {~d} x = \int \left( \frac { 2 \mathrm { e } ^ { x } } { \mathrm { e } ^ { 2 x } + 1 } \right) \mathrm { d } x | ||||||||||
| = \int \frac { 2 u } { u ^ { 2 } + 1 } \cdot \frac { \mathrm {~d} u } { u } | ||||||||||
| = 2 \tan ^ { - 1 } ( u ) + c = 2 \tan ^ { - 1 } \left( \mathrm { e } ^ { x } \right) + c | ||||||||||
| \text { Alternatively: } | ||||||||||
| u = \sinh x \Rightarrow \mathrm {~d} u = \cosh x \mathrm {~d} x | ||||||||||
| \Rightarrow \int \operatorname { sech } x \mathrm {~d} x = \int \frac { 1 } { \cosh x } \cdot \frac { \mathrm {~d} u } { \cosh x } = \int \frac { \mathrm { d } u } { \cosh ^ { 2 } x } | ||||||||||
| = \int \frac { \mathrm { d } u } { 1 + \sinh ^ { 2 } x } = = \int \frac { \mathrm { d } u } { 1 + u ^ { 2 } } | ||||||||||
| = \tan ^ { - 1 } u + c | ||||||||||
| = \tan ^ { - 1 } ( \sinh x ) + c | ||||||||||
| \text { Alternatively: } | ||||||||||
| \int \operatorname { sech } x \mathrm {~d} x = \int \frac { 2 \mathrm { e } ^ { x } } { \mathrm { e } ^ { 2 x } + 1 } \mathrm {~d} x | ||||||||||
| \text { Let } \mathrm { e } ^ { x } = \tan u \Rightarrow \mathrm { e } ^ { x } \mathrm {~d} x = \sec ^ { 2 } u \mathrm {~d} u \Rightarrow \mathrm {~d} x = \frac { \sec ^ { 2 } u } { \tan u } \mathrm {~d} u | ||||||||||
| \Rightarrow \int \operatorname { sech } x \mathrm {~d} x = \int \frac { 2 \tan u } { \tan ^ { 2 } u + 1 } \cdot \frac { \sec ^ { 2 } u } { \tan u } \mathrm {~d} u = 2 \int \mathrm {~d} u | ||||||||||
| = 2 u + c | ||||||||||
| = 2 \tan ^ { - 1 } \left( \mathrm { e } ^ { x } \right) + c \end{aligned}\) |
| 3.1a | Must include \(c\) | Allow absence of \(\mathrm { d } u\) | ||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||||||||||||
| 6 | (a) | DR \(\begin{aligned} | \omega = \cos \frac { 2 \pi } { 5 } + \mathrm { i } \sin \frac { 2 \pi } { 5 } | |||||||||||||||||
| \Rightarrow \omega ^ { 5 } = \left( \cos \frac { 2 \pi } { 5 } + \mathrm { i } \sin \frac { 2 \pi } { 5 } \right) ^ { 5 } = \cos 2 \pi + \mathrm { i } \sin 2 \pi = 1 + 0 \mathrm { i } = 1 \end{aligned}\) |
| 2.1 1.1 | Finding \(\omega ^ { 5 }\) AG | Use of exponentials is satisfactory Could be argued backwards | ||||||||||||||||
| (b) | \(\omega ^ { 2 } , \omega ^ { 3 } , \omega ^ { 4 } , 1\) |
| 1.1 |
| Exponentials satisfactory | |||||||||||||||
| (c) |
|
| ||||||||||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | |||||||
| 6 | (d) | \(\begin{aligned} | \mathbf { A G } | ||||||||
| \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) ^ { 2 } + \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) - 1 = \omega ^ { 2 } + 2 + \frac { 1 } { \omega ^ { 2 } } + \omega + \frac { 1 } { \omega } - 1 | |||||||||||
| = \frac { 1 } { \omega ^ { 2 } } \left( \omega ^ { 4 } + \omega ^ { 2 } + 1 + \omega ^ { 3 } + \omega \right) = 0 | |||||||||||
| \text { Since } \frac { 1 } { \omega ^ { 2 } } \neq 0 , \omega ^ { 4 } + \omega ^ { 2 } + 1 + \omega ^ { 3 } + \omega = 0 | |||||||||||
| \text { or from part (c) } \end{aligned}\) |
|
| Multiply out | ||||||||
| Alternatively: \(\begin{aligned} | \omega ^ { 4 } + \omega ^ { 3 } + \omega ^ { 2 } + \omega + 1 = 0 | ||||||||||
| \Rightarrow \omega ^ { 2 } \left( \omega ^ { 2 } + \omega + 1 + \frac { 1 } { \omega } + \frac { 1 } { \omega ^ { 2 } } \right) = 0 | |||||||||||
| \Rightarrow \omega ^ { 2 } \left( \left( \omega ^ { 2 } + 2 + \frac { 1 } { \omega ^ { 2 } } \right) + \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) + 1 - 2 \right) = 0 | |||||||||||
| \Rightarrow \omega ^ { 2 } \left( \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) ^ { 2 } + \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) - 1 \right) = 0 | |||||||||||
| \text { Since } \omega ^ { 2 } \neq 0 , \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) ^ { 2 } + \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) - 1 = 0 \quad \mathbf { A } \mathbf { 1 } \end{aligned}\) | [3] |
| |||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||
| \multirow[t]{4}{*}{6} | (e) | \(\begin{aligned} | \frac { 1 } { \omega } = \cos \frac { 2 \pi } { 5 } - i \sin \frac { 2 \pi } { 5 } | |||
| \Rightarrow \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) = 2 \cos \frac { 2 \pi } { 5 } \end{aligned}\) | B1 | 3.1a | \(\omega + \frac { 1 } { \omega }\) may be seen in (d) | |||
| \(\begin{aligned} | \text { From (iii) solving quadratic: } \left( \omega + \frac { 1 } { \omega } \right) = \frac { - 1 \pm \sqrt { 5 } } { 2 } | |||||
| \Rightarrow 2 \cos \frac { 2 \pi } { 5 } = \frac { \sqrt { 5 } - 1 } { 2 } \Rightarrow \cos \frac { 2 \pi } { 5 } = \frac { \sqrt { 5 } - 1 } { 4 } | ||||||
| = - \frac { 1 } { 4 } + \frac { \sqrt { 5 } } { 4 } \text { or } - \frac { 1 } { 4 } + \frac { 1 } { 4 } \sqrt { 5 } \text { or } - 0.25 + 0.25 \sqrt { 5 } \end{aligned}\) | М1 | 3.1a | BC | |||
| A1 | 2.3 | For taking the valid value and presenting in correct form ое | No other forms acceptable | |||
| [4] | ||||||