| 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] | ||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||||
| 7 | (a) | \(\begin{aligned} | x = r \cos \theta , y = r \sin \theta \Rightarrow ( r \cos \theta ) ^ { 3 } + ( r \sin \theta ) ^ { 3 } = 2 r \cos \theta \cdot r \sin \theta | |||||||||
| \Rightarrow r \left( \cos ^ { 3 } \theta + \sin ^ { 3 } \theta \right) = 2 \cos \theta \sin \theta | ||||||||||||
| \Rightarrow r = \frac { 2 \cos \theta \sin \theta } { \cos ^ { 3 } \theta + \sin ^ { 3 } \theta } \end{aligned}\) |
|
|
| |||||||||
| [2] | ||||||||||||
| (b) | \(\begin{aligned} f \left( \frac { 1 } { 2 } \pi - \theta \right) | = \frac { 2 \cos \left( \frac { 1 } { 2 } \pi - \theta \right) \sin \left( \frac { 1 } { 2 } \pi - \theta \right) } { \cos ^ { 3 } \left( \frac { 1 } { 2 } \pi - \theta \right) + \sin ^ { 3 } \left( \frac { 1 } { 2 } \pi - \theta \right) } | ||||||||||
| = \frac { 2 \sin \theta \cos \theta } { \sin ^ { 3 } \theta + \cos ^ { 3 } \theta } \end{aligned}\) |
|
| Correct substitution into their \(\mathrm { f } ( \theta )\) | |||||||||
| [2] | ||||||||||||
| (c) | So the line of symmetry is \(\theta = \frac { \pi } { 4 }\) | B1 | 2.2a |
| ||||||||
| [1] | ||||||||||||
| (d) | \(r = \mathrm { f } \left( \frac { 1 } { 4 } \pi \right) = \sqrt { 2 }\) | B1 | 1.1 | BC | ||||||||
| [1] | ||||||||||||
| (e) |
| B1 | 3.1a |
| ||||||||
| [2] | ||||||||||||
| 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 |
| ое | 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 | ||||||||||||
| 1 | (a) | \includegraphics[max width=\textwidth, alt={}]{20816f61-154d-4491-9d2d-4c62687bf81e-08_395_674_200_575} |
|
| 4 lines drawn as shown to complete a parallelogram | Or 2 lines drawn to form a triangle which is either the upper or lower half of the parallelogram (split by the leading diagonal). eg | ||||||||||
| (b) | (i) | \includegraphics[max width=\textwidth, alt={}]{20816f61-154d-4491-9d2d-4c62687bf81e-08_374_630_712_568} |
|
|
|
| ||||||||||
| (b) | (ii) | \includegraphics[max width=\textwidth, alt={}]{20816f61-154d-4491-9d2d-4c62687bf81e-08_385_634_1154_578} |
|
|
| If no labels shown then B1B1 can only follow if there is no ambiguity between points (eg magnitudes shown). \(r = 0.35 , \theta = \frac { 5 } { 8 } \pi\) | ||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||
| 2 | \(\cosh ^ { 2 } x - \sinh ^ { 2 } x = 1\) | M1 | 1.1a | Reduction to 3 term quadratic in \(\sinh x\) or \(\cosh ^ { 2 } x\) | ||||
| A1 | 1.1 | |||||||
| M1 | 1.1 | Use of \(\ln\) formula for \(\sinh ^ { - 1 }\) or \(\cosh ^ { - }\) 1 | ||||||
| \(\begin{aligned} | \sinh x = 1 / 2 \text { or } - 3 | |||||||
| x = \ln \left( \frac { 1 } { 2 } + \sqrt { \frac { 5 } { 4 } } \right) | ||||||||
| x = \ln \left( \frac { 1 } { 2 } + \frac { 1 } { 2 } \sqrt { 5 } \right) \end{aligned}\) | Must be in the correct form but | |||||||
| \(x = \ln ( - 3 + \sqrt { 10 } )\) | A1 | 1.1 | ||||||
| [6] | ||||||||
| 3 | (a) | The \(x\) - \(z\) plane |
| 2.2a | or \(y = 0\) | |||
| (b) | \(\begin{aligned} | \frac { 2 a - a ^ { 2 } } { 3 } = - 1 | ||||||
| a ^ { 2 } - 2 a - 3 = 0 \Rightarrow a = - 1,3 | ||||||||
| a > 0 \Rightarrow a = 3 \end{aligned}\) | B1 | 1.1 | \multirow{3}{*}{BC. Rearranging the quadratic equation and solving. discarding \(a = - 1\)} | \multirow{3}{*}{} | ||||
| М1 | 3.1a | |||||||
| A1 [3] | 2.3 | |||||||
| \multirow[t]{3}{*}{(c)} | \multirow[t]{3}{*}{Any reflection is self-inverse... oe \(\text { …so } \mathbf { A } ^ { 2 } = \mathbf { A } \mathbf { A } ^ { - 1 } = \mathbf { I }\)} | B1 | 2.4 | eg "If you do a reflection twice it gets back to where it started" | ||||
| B1 | 2.4 | |||||||
| [2] | ||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | |||||||||||
| 4 | (a) | \(\begin{aligned} | \cosh ( \mathrm { i } z ) = \frac { \mathrm { e } ^ { \mathrm { i } z } + \mathrm { e } ^ { - \mathrm { i } z } } { 2 } | ||||||||||||
| = \frac { \cos z + \mathrm { i } \sin z + \cos z - \mathrm { i } \sin z } { 2 } | |||||||||||||||
| = \frac { 2 \cos z } { 2 } = \cos z \quad \mathbf { A G } \end{aligned}\) |
|
|
| Proof must be complete for A1 | |||||||||||
| (b) | \(\begin{aligned} | \cos z = 2 = > \cosh ( \mathrm { i } z ) = 2 = > z = \left( \cosh ^ { - 1 } 2 \right) / \mathrm { i } | |||||||||||||
| = - \mathrm { i } \ln ( 2 + \sqrt { 3 } ) \end{aligned}\) |
| 3.1a 1.1 | ± inside or outside the \(\ln\) (ie allow eg \(i \ln ( 2 + \sqrt { 3 } )\) or \(i \ln ( 2 - \sqrt { 3 } )\) and condone eg \(\pm \mathrm { i } \ln ( 2 + \sqrt { } 3 )\) www) | or \(2 \pi n \pm \mathrm { i } \ln ( 2 + \sqrt { } 3 )\) for any integer \(n\) | |||||||||||
| 5 | (a) | (i) |
|
|
| If \(\mathbf { M 0 }\) then \(\mathbf { S C 1 }\) for \(\theta = A \cos \frac { 5 } { 2 } t\) or \(\theta = A \sin \frac { 5 } { 2 } t\) | |||||||||
| (a) | (ii) | The model predicts infinite oscillations of the same amplitude; in practice the amplitude must decrease over time. |
| 3.5b | |||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||
| (b) | (i) | AE: \(4 m ^ { 2 } + 16 m + 25 = 0\) | M1 | 1.1a | Writing down the AE correctly or using \(\theta = A \mathrm { e } ^ { m t }\) and substituting into (*) to derive a three term quadratic AE. | |||
| \(\begin{aligned} | - 2 \pm \frac { 3 } { 2 } \mathrm { i } | |||||||
| \theta = \mathrm { e } ^ { - 2 t } \left( A \cos \frac { 3 } { 2 } t + B \sin \frac { 3 } { 2 } t \right) \end{aligned}\) | A1ft | 1.1 | Their \(\mathrm { e } ^ { p t } ( A \cos q t + B \sin q t )\) for solution of \(\mathrm { AE } = p \pm q \mathrm { i }\) | |||||
| [3] | ||||||||
| (b) | (ii) | \(\begin{aligned} | t = 0 , \theta = 0.9 \Rightarrow A = 0.9 | |||||
| \frac { \mathrm {~d} \theta } { \mathrm {~d} t } = - 2 \mathrm { e } ^ { - 2 t } \left( A \cos \frac { 3 } { 2 } t + B \sin \frac { 3 } { 2 } t \right) | ||||||||
| + \mathrm { e } ^ { - 2 t } \left( - \frac { 3 } { 2 } A \sin \frac { 3 } { 2 } t + \frac { 3 } { 2 } B \cos \frac { 3 } { 2 } t \right) | ||||||||
| t = 0 , \frac { \mathrm {~d} \theta } { \mathrm {~d} t } = 0 \Rightarrow - 2 A + \frac { 3 } { 2 } B = 0 | ||||||||
| B = 1.2 | ||||||||
| \theta = \mathrm { e } ^ { - 2 t } \left( 0.9 \cos \frac { 3 } { 2 } t + 1.2 \sin \frac { 3 } { 2 } t \right) \end{aligned}\) | B1 M1 | 3.4 1.1 a | Attempt to differentiate using the product and chain rules ( \(A\) may be replaced by a number). | |||||
| Substituting \(t = 0\) into \(\frac { \mathrm { d } \theta } { \mathrm { d } t }\) to derive an equation in ( \(A\) and) \(B\) | ||||||||
| A1 | 1.1 | |||||||
| [4] | ||||||||
| (b) | (iii) | In the modified model \(\theta \rightarrow 0\) as \(t \rightarrow \infty\) oe This is the behaviour we would expect to observe with a real swing door and so the model is an improvement. | B1 B1 | 3.5a 3.5c | ie the amplitude decays etc | |||
| (c) |
| M1 | 3.5c | Using " \(b ^ { 2 } - 4 a c\) " \(= 0\) directly | or \(\left( 2 m + \frac { \lambda } { 4 } \right) ^ { 2 } + 25 - \frac { \lambda ^ { 2 } } { 16 } = 0\) and equating part outside brackets to 0 | |||
| A1 | 3.3 | Not -20 or \(\pm 20\) | ||||||
| [2] | ||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||
| 1 | (a) | \(\mathbf { A } = \left( \begin{array} { l l } 3 | 0 | |||||||
| 0 | 1 \end{array} \right)\) |
| 1.1 | |||||||
| (b) | Stretch scale factor 1/3 parallel to \(x\)-axis \(\mathbf { A } ^ { - 1 } = \left( \begin{array} { l l } \frac { 1 } { 3 } | 0 | ||||||||
| 0 | 1 \end{array} \right)\) |
|
| Must be complete description (except no need to specify 2-D) | ||||||
| (c) | Reflection in the line \(y = - x\) |
| 1.2 | |||||||
| (d) | \(\begin{aligned} | \mathbf { B A } = \left( \begin{array} { c c } 0 | - 1 | |||||||
| - 1 | 0 \end{array} \right) \left( \begin{array} { l l } 3 | 0 | ||||||||
| 0 | 1 \end{array} \right) = \ldots | |||||||||
| \ldots = \left( \begin{array} { c c } 0 | - 1 | |||||||||
| - 3 | 0 \end{array} \right) \end{aligned}\) |
|
| For understanding that the matrix representing successive transformations is the product in the correct order. ie \(\mathbf { B A }\), not \(\mathbf { A B }\) | ||||||
| (e) | \(( \mathbf { B A } ) ^ { - 1 } = - \frac { 1 } { 3 } \left( \begin{array} { l l } 0 | 1 | ||||||||
| 3 | 0 \end{array} \right)\) \(\left. \begin{array} { r l } \mathbf { A } ^ { - 1 } \mathbf { B } ^ { - 1 } | = \left( \frac { 1 } { 3 } \right. | ||||||||
| 0 | 0 | |||||||||
| 0 | 1 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 0 | - 1 | ||||||||
| - 1 | 0 \end{array} \right) = \left( \begin{array} { c c } 0 | - \frac { 1 } { 3 } | ||||||||
| - 1 | 0 \end{array} \right) ~ \left( \begin{array} { l l } 0 | 1 | ||||||||
| 3 | 0 \end{array} \right) = ( \mathbf { B } \mathbf { A } ) ^ { - 1 }\) | A1 | 1.1a | For carrying out the procedure for inverting the matrix found in (d) (or BA worked out from scratch) | OR \(\mathbf { M 1 }\) find \(\mathbf { A } ^ { - 1 } \mathbf { B } ^ { - 1 }\) from scratch A1 demonstrate that \(( \mathbf { B A } ) \left( \mathbf { A } ^ { - 1 } \mathbf { B } ^ { - 1 } \right)\) is equal to I | |||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | (a) | \(\begin{aligned} | 3 x + 4 y = 28 \text { so } a = 3 , b = 4 , c = 28 \text { (or any non- } | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| \text { zero multiples) so } D = \frac { | 3 \times - 6 + 4 \times 4 - 28 | } { \sqrt { 3 ^ { 2 } + 4 ^ { 2 } } } | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| D = 6 \end{aligned}\) |
|
| Identifying \(a , b\) and \(c\) and substituting \(a , b , c\) and \(\left( x _ { 1 } , y _ { 1 } \right)\) correctly into distance formula | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Finding equation of perpendicular line through \(( - 6,4 )\) and solving simultaneously to find foot of perpendicular | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| [2] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| (b) |
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Alternative solution \(\begin{aligned} | 4 + 2 \lambda = 11 + 3 \mu , 3 + \lambda = - 1 - \mu \text { and } - 2 - 4 \lambda = 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| + \mu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| \lambda = - 1 , \mu = - 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| \text { eg } - 2 - 4 ( - 1 ) = 2 = 5 + - 3 \text { so lines intersect so } D | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| = 0 \end{aligned}\) |
|
| Value of each side must be found, not just equality asserted. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| [3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| (c) | There are two points, one on each line, such that the distance between the points is \(0 . .\). | E1ft | 3.1a | If \(D\) found to be non-zero in (b) then allow "Because there are not two points..." | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||||||||||
| ...and so the lines must intersect. | E1ft | 2.4 | A convincing demonstration that the two direction vectors are not parallel and "...and so the lines must be skew" | |||||||||||||||
| [2] | ||||||||||||||||||
| 3 | (a) | \(\begin{aligned} | \mathbf { A B } = \left( \begin{array} { c c } 1 | 2 | ||||||||||||||
| a | - 1 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 2 | - 1 | ||||||||||||||||
| 4 | 1 \end{array} \right) = \left( \begin{array} { c c } 10 | 1 | ||||||||||||||||
| 2 a - 4 | - a - 1 \end{array} \right) | |||||||||||||||||
| ( \mathbf { A B } ) \mathbf { C } = \left( \begin{array} { c c } 10 | 1 | |||||||||||||||||
| 2 a - 4 | - a - 1 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 5 | 0 | ||||||||||||||||
| - 2 | 2 \end{array} \right) | |||||||||||||||||
| = \left( \begin{array} { c c } 48 | 2 | |||||||||||||||||
| 12 a - 18 | - 2 a - 2 \end{array} \right) | |||||||||||||||||
| \mathbf { B C } = \left( \begin{array} { c c } 2 | - 1 | |||||||||||||||||
| 4 | 1 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 5 | 0 | ||||||||||||||||
| - 2 | 2 \end{array} \right) = \left( \begin{array} { c c } 12 | - 2 | ||||||||||||||||
| 18 | 2 \end{array} \right) | |||||||||||||||||
| \mathbf { A } ( \mathbf { B C } ) = \left( \begin{array} { c c } 1 | 2 | |||||||||||||||||
| a | - 1 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 12 | - 2 | ||||||||||||||||
| 18 | 2 \end{array} \right) | |||||||||||||||||
| = \left( \begin{array} { c c } 48 | 2 | |||||||||||||||||
| 12 a - 18 | - 2 a - 2 \end{array} \right) = ( \mathbf { A B } ) \mathbf { C } \text { (which } | |||||||||||||||||
| \text { demonstrates associativity of matrix } | ||||||||||||||||||
| \text { multiplication) } \end{aligned}\) |
|
|
| |||||||||||||||
| (b) | \(\begin{aligned} | \mathbf { A } \mathbf { C } = \left( \begin{array} { c c } 1 | 2 | |||||||||||||||
| a | - 1 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 5 | 0 | ||||||||||||||||
| - 2 | 2 \end{array} \right) = \left( \begin{array} { c c } 1 | 4 | ||||||||||||||||
| 5 a + 2 | - 2 \end{array} \right) | |||||||||||||||||
| \mathbf { C A } = \left( \begin{array} { c c } 5 | 0 | |||||||||||||||||
| - 2 | 2 \end{array} \right) \left( \begin{array} { c c } 1 | 2 | ||||||||||||||||
| a | - 1 \end{array} \right) = \left( \begin{array} { c c } 5 | 10 | ||||||||||||||||
| 2 a - 2 | - 6 \end{array} \right) \neq \mathbf { A C } \text { (so } | |||||||||||||||||
| \text { matrix multiplication is not commutative) } \end{aligned}\) |
|
|
| |||||||||||||||
| (c) | \(\begin{aligned} | \left( \begin{array} { c c } 1 | 2 | |||||||||||||||
| a | - 1 \end{array} \right) \binom { x } { y } = \binom { x + 2 y } { a x - y } | |||||||||||||||||
| x + 2 y = 3 x = > y = x | ||||||||||||||||||
| a x - y = 3 y \text { and } y = x = > a = 4 \end{aligned}\) | M1
>
|
| Multiplying the vector into the matrix using the correct procedure | |||||||||||||||
| A1 |
| A1 |
| \([ 3 ]\) |
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | |||
| \multirow[t]{5}{*}{4} | \(\begin{aligned} | V = \pi \int _ { 1 } ^ { 3 } ( ( x - 3 ) \sqrt { \ln x } ) ^ { 2 } \mathrm {~d} x = \pi \int _ { 1 } ^ { 3 } ( x - 3 ) ^ { 2 } \ln x \mathrm {~d} x | |||||
| V = \pi \left( \left[ \frac { 1 } { 3 } ( x - 3 ) ^ { 3 } \ln x \right] _ { 1 } ^ { 3 } - \int _ { 1 } ^ { 3 } \frac { 1 } { 3 } ( x - 3 ) ^ { 3 } \frac { 1 } { x } \mathrm {~d} x \right) | |||||||
| \frac { 1 } { x } ( x - 3 ) ^ { 3 } = x ^ { 2 } - 9 x + 27 - \frac { 27 } { x } \text { soi } \end{aligned}\) | B1 | 3.1a | \multirow{2}{*}{
| \multirow{3}{*}{ie from \(\int _ { 1 } ^ { 3 } x ^ { 2 } \ln x - 6 x \ln x + 9 \ln x \mathrm {~d} x\) integrated by parts term by term} | |||
| A1 | 1.1 | ||||||
| A1 | 1.1 | Completing the integral. NB \(\left[ ( x - 3 ) ^ { 3 } \ln x \right] _ { 1 } ^ { 3 } = 0\) so may be omitted provided it is seen earlier | |||||
| \(V = \frac { \pi } { 3 } \left( \left[ \begin{array} { l } ( x - 3 ) ^ { 3 } \ln x - \frac { x ^ { 3 } } { 3 } + | |||||||
| \frac { 9 x ^ { 2 } } { 2 } + 27 x - 27 \ln x \end{array} \right] _ { 1 } ^ { 3 } \right)\) | dep *M1 | 3.2a | Correctly dealing with limits | ||||
| [7] | |||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||
| 5 | \(\frac { z + 7 \mathrm { i } } { z - 24 } = \frac { x + \mathrm { i } y + 7 \mathrm { i } } { x - 24 + \mathrm { i } y } \times \frac { x - 24 - \mathrm { i } y } { x - 24 - \mathrm { i } y }\) | M1 | 3.1a | Substituting \(z = x + \mathrm { i } y\) into \(\frac { z + 7 \mathrm { i } } { z - 24 }\) | ||
| \multirow{8}{*}{} | \(\operatorname { Im } \frac { z + 7 \mathrm { i } } { z - 24 } = \frac { - x y + ( y + 7 ) ( x - 24 ) } { ( x - 24 ) ^ { 2 } + y ^ { 2 } } = \frac { 1 } { 4 }\) | M1 | 2.1 | conjugate of bottom | ||
| \(28 x - 96 y - 672 = x ^ { 2 } - 48 x + 576 + y ^ { 2 }\) | M1 | 1.1 | Multiplying out to get horizontal | |||
| \(0 = ( x - 38 ) ^ { 2 } - 1444 + ( y + 48 ) ^ { 2 } - 2304 + 1248\) | M1 | 1.1 | Completing both squares with half signed coefficients of \(x\) and \(y\) | |||
| \(( x - 38 ) ^ { 2 } + ( y + 48 ) ^ { 2 } = 2500\) | A1 | 2.2a | ||||
| So the shape of \(C\) is a circle... | E1 | 3.2a | ||||
| ...centre 38 - 48i, radius 50 | E1 | 3.2a | Or \(( 38 , - 48 )\) | |||
| function \(\operatorname { Im } \left( \frac { z + 7 i } { z - 24 } \right)\) is undefined at this point on the circle) | Do not penalise either lack of | |||||
| [7] | ||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | ||||||||||||
| 4 | (a) | DR \(\begin{aligned} | \sin \theta = \frac { \mathrm { e } ^ { \mathrm { i } \theta } - \mathrm { e } ^ { - \mathrm { i } \theta } } { 2 \mathrm { i } } | |||||||||||||
| \sin ^ { 6 } \theta = \left( \frac { \mathrm { e } ^ { \mathrm { i } \theta } - \mathrm { e } ^ { - \mathrm { i } \theta } } { 2 i } \right) ^ { 6 } = - \frac { 1 } { 64 } \left( \mathrm { e } ^ { \mathrm { i } \theta } - \mathrm { e } ^ { - \mathrm { i } \theta } \right) ^ { 6 } | ||||||||||||||||
| \left( e ^ { i \theta } - e ^ { - i \theta } \right) ^ { 6 } = | ||||||||||||||||
| \mathrm { e } ^ { 6 \mathrm { i } \theta } - 6 \mathrm { e } ^ { 4 \mathrm { i } \theta } + 15 \mathrm { e } ^ { 2 \mathrm { i } \theta } - 20 + 15 \mathrm { e } ^ { - 2 \mathrm { i } \theta } - 6 \mathrm { e } ^ { - 4 \mathrm { i } \theta } + \mathrm { e } ^ { - 6 \mathrm { i } \theta } \end{aligned}\) \(\begin{aligned} | \mathrm { e } ^ { 6 \mathrm { i } \theta } + \mathrm { e } ^ { - 6 \mathrm { i } \theta } - 6 \left( \mathrm { e } ^ { 4 \mathrm { i } \theta } + \mathrm { e } ^ { - 4 \mathrm { i } \theta } \right) + 15 \left( \mathrm { e } ^ { 2 \mathrm { i } \theta } + \mathrm { e } ^ { - 2 \mathrm { i } \theta } \right) - 20 | |||||||||||||||
| = 2 \cos 6 \theta - 6 \times 2 \cos 4 \theta + 15 \times 2 \cos 2 \theta - 20 | ||||||||||||||||
| \therefore \sin ^ { 6 } \theta = | ||||||||||||||||
| - \frac { 1 } { 64 } ( 2 \cos 6 \theta - 12 \cos 4 \theta + 30 \cos 2 \theta - 20 ) | ||||||||||||||||
| = \frac { 1 } { 32 } ( 10 - 15 \cos 2 \theta + 6 \cos 4 \theta - \cos 6 \theta ) \end{aligned}\) |
|
|
|
| ||||||||||||
| (b) |
|
| 2.2a |
| Terms must be shown distinct either in this line or in the form of \(\cos n \frac { \pi } { 8 }\) | |||||||||||
| Question | Answer | Marks | AO | Guidance | |||||
| 5 | (a) |
| B1 | 3.1a | Differentiating using chain rule (or rule for \(\ln ( \mathrm { f } ( x ) )\) and evaluating when \(x = 0\) | Allow sign error in numerator | |||
| A1 | 1.1 | Differentiating again using quotient (or product/chain) rule. | \multirow[t]{3}{*}{
| ||||||
| [4] | |||||||||
| \multirow{4}{*}{} | (b) | \multirow{4}{*}{} | B1 | 1.1 | Finding either \(\pm \pi / 3\) as a root. Allow \(60 ^ { \circ }\) for B 1 . Ignore other roots | \multirow{4}{*}{Or equating their expression (approximately) to 0 and rearranging for \(x\) : \(\ln \left( \frac { 3 } { 2 } \right) - \frac { x ^ { 2 } } { 3 } \approx 0 \Rightarrow x \approx \sqrt { 3 \ln \left( \frac { 3 } { 2 } \right) }\)} | |||
| \(\begin{aligned} | \ln \left( \frac { 1 } { 2 } + \cos x \right) = 0 \Rightarrow x = \frac { \pi } { 3 } \left( \text { or } - \frac { \pi } { 3 } \right) | ||||||||
| \therefore \ln \left( \frac { 3 } { 2 } \right) - \frac { \left( \frac { \pi } { 3 } \right) ^ { 2 } } { 3 } \approx 0 \end{aligned}\) | M1 | 3.1a | Substituting their root, in radians, into their Maclaurin series and equating (approximately) to 0 . | ||||||
| \(\ln \left( \frac { 3 } { 2 } \right) - \frac { \pi ^ { 2 } } { 27 } \approx 0 \Rightarrow \pi \approx \sqrt { 27 \ln \left( \frac { 3 } { 2 } \right) } = 3 \sqrt { 3 \ln \left( \frac { 3 } { 2 } \right) }\) | A1 | 3.2a |
| ||||||