문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 극한·미분 심화

극한·미분 심화 전체 문제

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402문제 · 18 / 21쪽

341.APEX · 6.7절 · 38번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44번에서 비교판정법 또는 극한비교판정법을 사용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용했는지, 피적분함수를 어떤 함수와 비교했는지 분명히 밝히세요.

∫1∞e−xln⁡x dx\displaystyle \int_{1}^\infty e^{-x}\ln x \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫1∞e−xln⁡x dx\displaystyle \int_{1}^\infty e^{-x}\ln x \ dx

정답·풀이 보기

수렴한다; xe−xxe^{-x} 과의 비교판정법.

원본 교재 풀이(영어)

converges; Direct Comparison Test with xe−xxe^{-x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.7절 · 8번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
342.APEX · 6.7절 · 39번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44에서 직접 비교판정법 또는 극한비교판정법을 사용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용하는지, 그리고 피적분함수를 어떤 함수와 비교하는지 분명히 밝히세요.

∫5∞e−x2+3x+1 dx\displaystyle \int_{5}^\infty e^{-x^2+3x+1} \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫5∞e−x2+3x+1 dx\displaystyle \int_{5}^\infty e^{-x^2+3x+1} \ dx

정답·풀이 보기

수렴한다; e−xe^{-x} 와 직접 비교판정법을 사용한다.

원본 교재 풀이(영어)

converges; Direct Comparison Test with e−xe^{-x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.7절 · 12번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
343.APEX · 6.7절 · 40번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44에서 직접 비교판정법 또는 극한비교판정법을 사용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용하는지, 그리고 피적분함수를 어떤 함수와 비교하는지 분명히 밝히세요.

∫0∞xex dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{\sqrt{x}}{e^x} \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫0∞xex dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{\sqrt{x}}{e^x} \ dx

정답·풀이 보기

수렴한다; xe−xxe^{-x} 와 직접 비교판정법을 사용한다.

원본 교재 풀이(영어)

converges; Direct Comparison Test with xe−xxe^{-x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.7절 · 6번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
344.APEX · 6.7절 · 41번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44에서 직접 비교판정법 또는 극한비교판정법을 사용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용하는지, 그리고 피적분함수를 어떤 함수와 비교하는지 분명히 밝히세요.

∫2∞1x2+sin⁡x dx\displaystyle \int_{2}^\infty \frac{1}{x^2+\sin x} \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫2∞1x2+sin⁡x dx\displaystyle \int_{2}^\infty \frac{1}{x^2+\sin x} \ dx

정답·풀이 보기

수렴한다; 1/(x2−1)1/(x^2-1) 과 직접 비교판정법을 사용한다.

원본 교재 풀이(영어)

converges; Direct Comparison Test with 1/(x2−1)1/(x^2-1).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.8절 · 12번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
345.APEX · 6.7절 · 42번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44에서 직접 비교판정법 또는 극한비교판정법을 사용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용하는지, 그리고 피적분함수를 어떤 함수와 비교하는지 분명히 밝히세요.

∫0∞xx2+cos⁡x dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{x}{x^2+\cos x} \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫0∞xx2+cos⁡x dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{x}{x^2+\cos x} \ dx

정답·풀이 보기

발산한다; x/(x2+1)x/(x^2+1) 과 직접 비교판정법을 사용한다.

원본 교재 풀이(영어)

diverges; Direct Comparison Test with x/(x2+1)x/(x^2+1).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.2절 · 12번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
346.APEX · 6.7절 · 43번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44에서 직접 비교판정법 또는 극한비교판정법을 사용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용하는지, 그리고 피적분함수를 어떤 함수와 비교하는지 분명히 밝히세요.

∫0∞1x+ex dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{1}{x+e^x} \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫0∞1x+ex dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{1}{x+e^x} \ dx

정답·풀이 보기

수렴한다; 1/ex1/e^x 과 직접 비교판정법을 사용한다.

원본 교재 풀이(영어)

converges; Direct Comparison Test with 1/ex1/e^x.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.7절 · 5번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
347.APEX · 6.7절 · 44번대학 수준우리말 번역

연습문제 35–44에서 직접비교판정법 또는 극한비교판정법을 이용하여 주어진 정적분이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 어떤 판정법을 사용하는지, 그리고 피적분함수를 어떤 함수와 비교하는지 분명하게 밝히세요.

∫0∞1ex−x dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{1}{e^x-x} \ dx

영어 원문 보기

In Exercises 35–44, use the Direct Comparison Test or the Limit Comparison Test to determine whether the given definite integral converges or diverges. Clearly state what test is being used and what function the integrand is being compared to.

∫0∞1ex−x dx\displaystyle \int_{0}^\infty \frac{1}{e^x-x} \ dx

정답·풀이 보기

수렴한다; 1/ex1/e^x 과 극한비교판정법을 사용한다.

원본 교재 풀이(영어)

converges; Limit Comparison Test with 1/ex1/e^x.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.2절 · 13번
# 로피탈 정리계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
348.CLP-1 · 2.12절 · 1번대학 수준우리말 번역

다음 각 함수의 정의역을 구하세요. (a) f(x)=arcsin⁡(cos⁡x)(b) g(x)=arccsc(cos⁡x)(c) h(x)=sin⁡(arccos⁡x)\text{(a) } f(x)=\arcsin(\cos x)\qquad \text{(b) }g(x)=\mathop{\mathrm{arccsc}}(\cos x)\qquad \text{(c) } h(x)=\sin(\arccos x)

영어 원문 보기

Give the domains of each of the following functions. (a) f(x)=arcsin⁡(cos⁡x)(b) g(x)=arccsc(cos⁡x)(c) h(x)=sin⁡(arccos⁡x)\text{(a) } f(x)=\arcsin(\cos x)\qquad \text{(b) }g(x)=\mathop{\mathrm{arccsc}}(\cos x)\qquad \text{(c) } h(x)=\sin(\arccos x)

정답·풀이 보기

(a) 코사인 함수에는 어떤 수를 대입해도 되고, 그 값은 [−1,1][-1,1] 안의 수이다. arcsin⁡x\arcsin x 의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이므로, 코사인에 어떤 수를 대입하더라도 그 결과는 아크사인에 대입할 수 있는 올바른 수이다. 따라서 f(x)f(x) 의 정의역은 모든 실수이다.

(b) 코사인 함수에는 어떤 수를 대입해도 되고, 그 값은 [−1,1][-1,1] 안의 수이다. arccscx\mathop{\mathrm{arccsc}} x 의 정의역은 (−∞,−1]∪[1,∞)(-\infty,-1] \cup [1,\infty) 이므로, 아크코시컨트에 대입할 수 있는 올바른 수가 되려면 cos⁡x=±1\cos x = \pm 1 이어야 한다. 즉, g(x)g(x) 의 정의역은 어떤 정수 nn 에 대하여 x=nπx=n\pi 인 모든 값이다.

(c) 아크코사인의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이다. 사인 함수의 정의역은 모든 실수이므로, 아크코사인이 어떤 수를 내놓더라도 그 수를 사인에 안전하게 대입할 수 있다. 따라서 h(x)h(x) 의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) We can plug any number into the cosine function, and it will return a number in [−1,1][-1,1]. The domain of arcsin⁡x\arcsin x is [−1,1][-1,1], so any number we plug into cosine will give us a valid number to plug into arcsine. So, the domain of f(x)f(x) is all real numbers.

(b) We can plug any number into the cosine function, and it will return a number in [−1,1][-1,1]. The domain of arccscx\mathop{\mathrm{arccsc}} x is (−∞,−1]∪[1,∞)(-\infty,-1] \cup [1,\infty), so in order to have a valid number to plug into arccosecant, we need cos⁡x=±1\cos x = \pm 1. That is, the domain of g(x)g(x) is all values x=nπx=n\pi for some integer nn.

(c) The domain of arccosine is [−1,1][-1,1]. The domain of sine is all real numbers, so no matter what number arccosine spits out, we can safely plug it into sine. So, the domain of h(x)h(x) is [−1,1][-1,1].

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 16번
# 역삼각함수의 미분계산기본자동 분류
349.CLP-1 · 2.12절 · 4번대학 수준우리말 번역

aa 를 어떤 상수라고 하자. 곡선 y=ax+cos⁡xy=ax+\cos x 는 어디에서 수평인 접선을 갖는지 구하세요.

영어 원문 보기

Let aa be some constant. Where does the curve y=ax+cos⁡xy=ax+\cos x have a horizontal tangent line?

정답·풀이 보기

접선이 수평이려면 0=y′=a−sin⁡x0=y'=a-\sin x 이어야 한다. 즉, a=sin⁡xa=\sin x 일 때이다.

  • ∣a∣>1|a|>1 이면, a=sin⁡xa=\sin x 를 만족시키는 xx 의 값이 없으므로 곡선은 수평인 접선을 갖지 않는다.
  • ∣a∣=1|a| = 1 이면, a=sin⁡xa=\sin x 의 해는 무수히 많지만 구간 [−π,π][-\pi,\pi] 에서의 해는 x=arcsin⁡(a)=arcsin⁡(±1)=±π2x=\arcsin(a)=\arcsin(\pm1)=\pm\frac{\pi}{2} 하나뿐이다. 그러면 a=sin⁡xa=\sin x 를 만족시키는 xx 의 값은 임의의 정수 nn 에 대해 x=2πn+aπ2x=2\pi n +a \frac{\pi}{2} 이다.
  • ∣a∣<1|a|<1 이면, a=sin⁡xa=\sin x 의 해는 무수히 많다. 구간 (−π2,π2)\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right) 에서의 해는 x=arcsin⁡(a)x=\arcsin(a) 로 주어진다. 구간 (−π,π)\left(-\pi,\pi\right) 에서의 다른 해는 아래의 단위원에서 보듯이 x=π−arcsin⁡(a)x=\pi-\arcsin(a) 로 주어진다.

그림

그림

따라서 x=sin⁡ax=\sin a 를 만족시키는 xx 의 값은 임의의 정수 nn 에 대해 x=2πn+arcsin⁡(a)x=2\pi n+\arcsin(a) 와 x=2πn+π−arcsin⁡(a)x=2\pi n + \pi - \arcsin (a) 이다.

참고: a=1a=1 일 때, 2πn+arcsin⁡(a)=2πn+π2=2πn+π−(π2)=2πn+π−arcsin⁡(a)2\pi n+\arcsin(a) = 2\pi n + \dfrac{\pi}{2}=2\pi n +\pi -\left(\dfrac {\pi}{2}\right)=2\pi n+\pi-\arcsin(a) 이다. 마찬가지로 a=−1a=-1 일 때, 2πn+arcsin⁡(a)=2πn−π2=2π(n−1)+π−(−π2)=2π(n−1)+π−arcsin⁡(a)2\pi n+\arcsin(a) = 2\pi n - \dfrac{\pi}{2}=2\pi (n-1) +\pi -\left(-\dfrac {\pi}{2}\right) =2\pi(n-1)+\pi-\arcsin(a) 이다. 따라서 ∣a∣=1|a|=1 일 때 접선이 수평인 점을 세 번째 항목의 표현으로 나타내려 하면, 올바른 점들을 얻기는 하지만 각 점이 두 번씩 나열된다. 이것이 ∣a∣=1|a|=1 인 경우를 ∣a∣<1|a|<1 인 경우와 따로 나눈 이유이다.

원본 교재 풀이(영어)

The tangent line is horizontal when 0=y′=a−sin⁡x0=y'=a-\sin x. That is, when a=sin⁡xa=\sin x.

  • If ∣a∣>1|a|>1, then there is no value of xx for which a=sin⁡xa=\sin x, so the curve has no horizontal tangent lines.
  • If ∣a∣=1|a| = 1, then there are infinitely many solutions to a=sin⁡xa=\sin x, but only one solution in the interval [−π,π][-\pi,\pi]: x=arcsin⁡(a)=arcsin⁡(±1)=±π2x=\arcsin(a)=\arcsin(\pm1)=\pm\frac{\pi}{2}. Then the values of xx for which a=sin⁡xa=\sin x are x=2πn+aπ2x=2\pi n +a \frac{\pi}{2} for any integer nn.
  • If ∣a∣<1|a|<1, then there are infinitely many solutions to a=sin⁡xa=\sin x. The solution in the interval (−π2,π2)\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right) is given by x=arcsin⁡(a)x=\arcsin(a). The other solution in the interval (−π,π)\left(-\pi,\pi\right) is given by x=π−arcsin⁡(a)x=\pi-\arcsin(a), as shown in the unit circles below.

figure

figure

So, the values of xx for which x=sin⁡ax=\sin a are x=2πn+arcsin⁡(a)x=2\pi n+\arcsin(a) and x=2πn+π−arcsin⁡(a)x=2\pi n + \pi - \arcsin (a) for any integer nn.

Remark: when a=1a=1, then 2πn+arcsin⁡(a)=2πn+π2=2πn+π−(π2)=2πn+π−arcsin⁡(a).2\pi n+\arcsin(a) = 2\pi n + \dfrac{\pi}{2}=2\pi n +\pi -\left(\dfrac {\pi}{2}\right)=2\pi n+\pi-\arcsin(a). Similarly, when a=−1a=-1, 2πn+arcsin⁡(a)=2πn−π2=2π(n−1)+π−(−π2)=2π(n−1)+π−arcsin⁡(a).2\pi n+\arcsin(a) = 2\pi n - \dfrac{\pi}{2}=2\pi (n-1) +\pi -\left(-\dfrac {\pi}{2}\right) =2\pi(n-1)+\pi-\arcsin(a). So, if we try to use the descriptions in the third bullet point to describe points where the tangent line is horizontal when ∣a∣=1|a|=1, we get the correct points but each point is listed twice. This is why we separated the case ∣a∣=1|a|=1 from the case ∣a∣<1|a|<1.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 21번
# 역삼각함수의 미분계산기본자동 분류
350.CLP-1 · 2.12절 · 6번대학 수준우리말 번역

f(x)=arcsin⁡(x3)f(x)=\arcsin\left(\dfrac{x}{3}\right) 를 미분하세요. f(x)f(x) 의 정의역은 무엇인지 구하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=arcsin⁡(x3)f(x)=\arcsin\left(\dfrac{x}{3}\right). What is the domain of f(x)f(x)?

정답·풀이 보기

연쇄 법칙(합성함수의 미분법)을 이용하면,

ddx{arcsin⁡(x3)}=11−(x3)2⋅13=131−x29=19−x2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\arcsin\left(\frac{x}{3}\right)\right\}&=\frac{1}{\sqrt{1-\left(\frac{x}{3}\right)^2}}\cdot \frac{1}{3}\\ &=\frac{1}{3\sqrt{1-\frac{x^2}{9}}}\\ &=\frac{1}{\sqrt{9-x^2}} \end{aligned}

아크사인의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이고 아크사인에 x3\dfrac{x}{3} 를 대입하므로, 대입할 수 있는 xx 의 값은 −1≤x3≤1-1 \le \dfrac{x}{3} \leq 1, 즉 −3≤x≤3-3\leq x \leq 3 을 만족하는 값이다. 따라서 ff 의 정의역은 [−3,3][-3,3] 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule,

ddx{arcsin⁡(x3)}=11−(x3)2⋅13=131−x29=19−x2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\arcsin\left(\frac{x}{3}\right)\right\}&=\frac{1}{\sqrt{1-\left(\frac{x}{3}\right)^2}}\cdot \frac{1}{3}\\ &=\frac{1}{3\sqrt{1-\frac{x^2}{9}}}\\ &=\frac{1}{\sqrt{9-x^2}} \end{aligned}

Since the domain of arcsine is [−1,1][-1,1], and we are plugging in x3\dfrac{x}{3} to arcsine, the values of xx that we can plug in are those that satisfy −1≤x3≤1-1 \le \dfrac{x}{3} \leq 1, or −3≤x≤3-3\leq x \leq 3. So the domain of ff is [−3,3][-3,3].

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 4번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
351.CLP-1 · 2.12절 · 7번대학 수준우리말 번역

f(t)=arccos⁡tt2−1f(t)=\dfrac{\arccos t}{t^2-1} 를 미분하세요. f(t)f(t) 의 정의역은 무엇인지 구하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(t)=arccos⁡tt2−1f(t)=\dfrac{\arccos t}{t^2-1}. What is the domain of f(t)f(t)?

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 이용하면,

ddt{arccos⁡tt2−1}=(t2−1)(−11−t2)−(arccos⁡t)(2t)(t2−1)2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\left\{\dfrac{\arccos t}{t^2-1}\right\}&= \frac{(t^2-1)\left(\frac{-1}{\sqrt{1-t^2}}\right)-(\arccos t)(2t)}{(t^2-1)^2} \end{aligned}

아크코사인의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이고, t2−1t^2-1 이 분모에 있으므로 ff 의 정의역은 t2−1≠0t^2-1 \neq 0, 즉 t≠±1t \neq \pm 1 이어야 한다. 따라서 f(t)f(t) 의 정의역은 (−1,1)(-1,1) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the quotient rule,

ddt{arccos⁡tt2−1}=(t2−1)(−11−t2)−(arccos⁡t)(2t)(t2−1)2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\left\{\dfrac{\arccos t}{t^2-1}\right\}&= \frac{(t^2-1)\left(\frac{-1}{\sqrt{1-t^2}}\right)-(\arccos t)(2t)}{(t^2-1)^2} \end{aligned}

The domain of arccosine is [−1,1][-1,1], and since t2−1t^2-1 is in the denominator, the domain of ff requires t2−1≠0t^2-1 \neq 0, that is, t≠±1t \neq \pm 1. So the domain of f(t)f(t) is (−1,1)(-1,1).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 6번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
352.CLP-1 · 2.12절 · 8번대학 수준우리말 번역

f(x)=arcsec(−x2−2)f(x)=\mathop{\mathrm{arcsec}}(-x^2-2) 를 미분하세요. f(x)f(x) 의 정의역은 무엇인지 구하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=arcsec(−x2−2)f(x)=\mathop{\mathrm{arcsec}}(-x^2-2). What is the domain of f(x)f(x)?

정답·풀이 보기

arcsecx\mathop{\mathrm{arcsec}} x 의 정의역은 ∣x∣≥1|x| \geq 1 이다. 즉, 아크시컨트에는 절댓값이 1 이상인 값만 대입할 수 있다. −x2−2≤−2-x^2-2 \leq -2 이므로 모든 실수 xx 에 대해 아크시컨트에 대입할 수 있는 값이 된다. 따라서 f(x)f(x) 의 정의역은 모든 실수이다.

미분하기 위해 연쇄 법칙(합성함수의 미분법)을 이용한다. ddx{arcsecx}=1∣x∣x2−1\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\mathop{\mathrm{arcsec}} x\right\} = \dfrac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}} 임을 기억하자.

ddx{arcsec(−x2−2)}=1∣−x2−2∣(−x2−2)2−1⋅(−2x)=−2x(x2+2)x4+4x2+3.\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\mathop{\mathrm{arcsec}}(-x^2-2)\right\}&= \dfrac{1}{|-x^2-2|\sqrt{(-x^2-2)^2-1}}\cdot(-2x)\\ &=\dfrac{-2x}{(x^2+2)\sqrt{x^4+4x^2+3}}. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The domain of arcsecx\mathop{\mathrm{arcsec}} x is ∣x∣≥1|x| \geq 1: that is, we can plug into arcsecant only values with absolute value greater than or equal to one. Since −x2−2≤−2-x^2-2 \leq -2, every real value of xx gives us an acceptable value to plug into arcsecant. So, the domain of f(x)f(x) is all real numbers.

To differentiate, we use the chain rule. Remember ddx{arcsecx}=1∣x∣x2−1\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\mathop{\mathrm{arcsec}} x\right\} = \dfrac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}}.

ddx{arcsec(−x2−2)}=1∣−x2−2∣(−x2−2)2−1⋅(−2x)=−2x(x2+2)x4+4x2+3.\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\mathop{\mathrm{arcsec}}(-x^2-2)\right\}&= \dfrac{1}{|-x^2-2|\sqrt{(-x^2-2)^2-1}}\cdot(-2x)\\ &=\dfrac{-2x}{(x^2+2)\sqrt{x^4+4x^2+3}}. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 10번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
353.CLP-1 · 2.12절 · 9번대학 수준우리말 번역

aa 가 0이 아닌 상수일 때, f(x)=1aarctan⁡(xa)f(x)=\dfrac{1}{a}\arctan\left(\dfrac{x}{a}\right) 를 미분하세요. f(x)f(x) 의 정의역을 구하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=1aarctan⁡(xa)f(x)=\dfrac{1}{a}\arctan\left(\dfrac{x}{a}\right), where aa is a nonzero constant. What is the domain of f(x)f(x)?

정답·풀이 보기

aa 가 상수임에 유의하여 연쇄 법칙을 이용한다.

ddx{1aarctan⁡(xa)}=1a⋅11+(xa)2⋅1a=1a2+x2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{1}{a}\arctan\left(\dfrac{x}{a}\right)\right\}&= \frac{1}{a}\cdot\frac{1}{1+\left(\frac{x}{a}\right)^2}\cdot \frac{1}{a}\\ &=\frac{1}{a^2+x^2} \end{aligned}

아크탄젠트의 정의역은 모든 실수이므로 f(x)f(x) 의 정의역도 모든 실수이다.

원본 교재 풀이(영어)

We use the chain rule, remembering that aa is a constant.

ddx{1aarctan⁡(xa)}=1a⋅11+(xa)2⋅1a=1a2+x2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{1}{a}\arctan\left(\dfrac{x}{a}\right)\right\}&= \frac{1}{a}\cdot\frac{1}{1+\left(\frac{x}{a}\right)^2}\cdot \frac{1}{a}\\ &=\frac{1}{a^2+x^2} \end{aligned}

The domain of arctangent is all real numbers, so the domain of f(x)f(x) is also all real numbers.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 8번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
354.CLP-1 · 2.12절 · 10번대학 수준우리말 번역

f(x)=xarcsin⁡x+1−x2f(x)=x\arcsin x + \sqrt{1-x^2} 을 미분하세요. f(x)f(x) 의 정의역을 구하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=xarcsin⁡x+1−x2f(x)=x\arcsin x + \sqrt{1-x^2}. What is the domain of f(x)f(x)?

정답·풀이 보기

곱의 미분법과 연쇄 법칙을 이용하여 미분한다.

ddx{xarcsin⁡x+1−x2}=arcsin⁡x+x1−x2+−2x21−x2=arcsin⁡x\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x\arcsin x + \sqrt{1-x^2}\right\}&= \arcsin x + \frac{x}{\sqrt{1-x^2}}+ \frac{-2x}{2\sqrt{1-x^2}}\\ &=\arcsin x \end{aligned}

arcsin⁡x\arcsin x 의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이고, 1−x2\sqrt{1-x^2} 의 정의역은 1−x2≥01-x^2 \geq 0 을 만족하는 모든 xx, 즉 [−1,1][-1,1] 에 속하는 xx 이다. 따라서 f(x)f(x) 의 정의역은 [−1,1][-1,1] 이다.

원본 교재 풀이(영어)

We differentiate using the product and chain rules.

ddx{xarcsin⁡x+1−x2}=arcsin⁡x+x1−x2+−2x21−x2=arcsin⁡x\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x\arcsin x + \sqrt{1-x^2}\right\}&= \arcsin x + \frac{x}{\sqrt{1-x^2}}+ \frac{-2x}{2\sqrt{1-x^2}}\\ &=\arcsin x \end{aligned}

The domain of arcsin⁡x\arcsin x is [−1,1][-1,1], and the domain of 1−x2\sqrt{1-x^2} is all values of xx so that 1−x2≥01-x^2 \geq 0, so xx in [−1,1][-1,1]. Therefore, the domain of f(x)f(x) is [−1,1][-1,1].

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 11번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
355.CLP-1 · 2.12절 · 11번대학 수준우리말 번역

y=arctan⁡(x2)y=\arctan (x^2) 의 접선이 수평이 되는 xx 의 값을 모두 구하세요.

영어 원문 보기

For which values of xx is the tangent line to y=arctan⁡(x2)y=\arctan (x^2) horizontal?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 이용하여 미분한다.

ddx{arctan⁡(x2)}=2x1+x4\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arctan(x^2)\}&=\frac{2x}{1+x^4} \end{aligned}

이 값이 0이 되는 것은 x=0x=0 일 때뿐이다.

원본 교재 풀이(영어)

We differentiate using the chain rule:

ddx{arctan⁡(x2)}=2x1+x4\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arctan(x^2)\}&=\frac{2x}{1+x^4} \end{aligned}

This is zero exactly when x=0x=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 12번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
356.CLP-1 · 2.12절 · 12번대학 수준우리말 번역

ddx{arcsin⁡x+arccos⁡x}\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arcsin x + \arccos x\} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ddx{arcsin⁡x+arccos⁡x}\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arcsin x + \arccos x\}.

정답·풀이 보기

이 절에서 외워 두어야 할 공식을 이용하면, ddx{arcsin⁡x+arccos⁡x}=11−x2+−11−x2=0\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arcsin x + \arccos x\}=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}+\frac{-1}{\sqrt{1-x^2}}=0

참고: 도함수가 모든 곳에서 0인 함수는 상수 함수뿐이므로, arcsin⁡x+arccos⁡x\arcsin x + \arccos x 는 상수이어야 한다. sin⁡θ=cos⁡(π2−θ)\sin \theta = \cos \left(\frac{\pi}{2}-\theta\right) 이므로 다음과 같이 놓을 수 있다.

sin⁡θ=xcos⁡(π2−θ)=x여기서 x 와 θ 는 두 식에서 서로 같고, −π2≤θ≤π2 이다. 그러면arcsin⁡x=θarccos⁡x=π2−θ여기서 아크사인은 사인 함수를 [−π2,π2] 로  제한한 함수의 역함수임에 주의한다. 따라서 θ 를 이 정의역으로 제한했으므로 sin⁡θ=x 이면 실제로 arcsin⁡x=θ 이다. (이것이 왜 중요한지 보여 주는 예로, sin⁡(2π)=0 이지만 arcsin⁡(0)=0≠2π 이다.) 마찬가지로 아크코사인은 코사인 함수를 [0,π] 로 제한한 함수의 역함수이다. −π2≤θ≤π2 이면 0≤(π2−θ)≤π 이므로, cos⁡(π2−θ)=x 이면 실제로 arccos⁡x=π2−θ 이다.\begin{aligned} \sin\theta&=x & \cos\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)&=x\\ \text{여기서 $x$ 와 $\theta$ 는 두 식에서 서로 같고, $-\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2}$ 이다. 그러면} \\ \arcsin x &=\theta & \arccos x &= \frac{\pi}{2}-\theta \\ \text{여기서 아크사인은 사인 함수를 $\left[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right]$ 로 \textit{ 제한한} 함수의 역함수임에 주의한다. 따라서 $\theta$ 를 이 정의역으로 제한했으므로 $\sin \theta=x$ 이면 실제로 $\arcsin x = \theta$ 이다. (이것이 왜 중요한지 보여 주는 예로, $\sin(2\pi)=0$ 이지만 $\arcsin (0)=0 \neq 2\pi$ 이다.) 마찬가지로 아크코사인은 코사인 함수를 $[0,\pi]$ 로 제한한 함수의 역함수이다. $-\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2}$ 이면 $0 \leq (\frac{\pi}{2}-\theta) \leq \pi$ 이므로, $\cos\left(\frac{\pi}{2}- \theta\right) =x$ 이면 실제로 $\arccos x=\frac{\pi}{2}-\theta$ 이다.} \\ \end{aligned}

따라서 arcsin⁡x+arccos⁡x=θ+π2−θ=π2\arcsin x+\arccos x =\theta+\frac{\pi}{2}-\theta =\frac{\pi}{2} 이므로, 우리가 계산하던 도함수는 사실 ddx{π2}=0\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\dfrac{\pi}{2}\right\}=0 일 뿐이다.

원본 교재 풀이(영어)

Using formulas you should memorize from this section, ddx{arcsin⁡x+arccos⁡x}=11−x2+−11−x2=0\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arcsin x + \arccos x\}=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}+\frac{-1}{\sqrt{1-x^2}}=0

Remark: the only functions with derivative equal to zero everywhere are constant functions, so arcsin⁡x+arccos⁡x\arcsin x + \arccos x should be a constant. Since sin⁡θ=cos⁡(π2−θ)\sin \theta = \cos \left(\frac{\pi}{2}-\theta\right), we can set

sin⁡θ=xcos⁡(π2−θ)=xwhere x and θ are the same in both expressions, and −π2≤θ≤π2. Thenarcsin⁡x=θarccos⁡x=π2−θWe note here that arcsine is the inverse of the sine function  restricted to [−π2,π2]. So, since we restricted θ to this domain, sin⁡θ=x really does imply arcsin⁡x=θ. (For an example of why this matters, note sin⁡(2π)=0, but arcsin⁡(0)=0≠2π.) Similarly, arccosine is the inverse of the cosine function restricted to [0,π]. Since −π2≤θ≤π2, then 0≤(π2−θ)≤π, so cos⁡(π2−θ)=x really does imply arccos⁡x=π2−θ.\begin{aligned} \sin\theta&=x & \cos\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)&=x\\ \text{where $x$ and $\theta$ are the same in both expressions, and $-\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2}$. Then} \\ \arcsin x &=\theta & \arccos x &= \frac{\pi}{2}-\theta \\ \text{We note here that arcsine is the inverse of the sine function \textit{ restricted to} $\left[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right]$. So, since we restricted $\theta$ to this domain, $\sin \theta=x$ really does imply $\arcsin x = \theta$. (For an example of why this matters, note $\sin(2\pi)=0$, but $\arcsin (0)=0 \neq 2\pi$.) Similarly, arccosine is the inverse of the cosine function restricted to $[0,\pi]$. Since $-\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2}$, then $0 \leq (\frac{\pi}{2}-\theta) \leq \pi$, so $\cos\left(\frac{\pi}{2}- \theta\right) =x$ really does imply $\arccos x=\frac{\pi}{2}-\theta$.} \\ \end{aligned}

So, arcsin⁡x+arccos⁡x=θ+π2−θ=π2\arcsin x+\arccos x =\theta+\frac{\pi}{2}-\theta =\frac{\pi}{2} which means the derivative we were calculating was actually just ddx{π2}=0\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\dfrac{\pi}{2}\right\}=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 13번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
357.CLP-1 · 2.12절 · 13번대학 수준우리말 번역

y=arcsin⁡ ⁣(1x)y=\arcsin \!\big(\frac{1}{x}\big) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of y=arcsin⁡ ⁣(1x)y=\arcsin \!\big(\frac{1}{x}\big).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 이용하면, y′=−1x21−(1x)2=−1x21−1x2.y'=\frac{-{\frac{1}{ x^2}}}{\sqrt{1-\left({\frac{1}{ x}}\right)^2}}=\frac{-1}{x^2\sqrt{1-\frac{1}{x^2}}}.

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule, y′=−1x21−(1x)2=−1x21−1x2.y'=\frac{-{\frac{1}{ x^2}}}{\sqrt{1-\left({\frac{1}{ x}}\right)^2}}=\frac{-1}{x^2\sqrt{1-\frac{1}{x^2}}}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 3번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
358.CLP-1 · 2.12절 · 14번대학 수준우리말 번역

y=arctan⁡(1x)y=\arctan \big(\frac{1}{x}\big) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of y=arctan⁡(1x)y=\arctan \big(\frac{1}{x}\big).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 이용하면, y′=−1x21+(1x)2=−1x2+1.y'=\frac{-{\frac{1}{ x^2}}}{1+\left({\frac{1}{ x}}\right)^2}=\frac{-1}{x^2+1}.

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule, y′=−1x21+(1x)2=−1x2+1.y'=\frac{-{\frac{1}{ x^2}}}{1+\left({\frac{1}{ x}}\right)^2}=\frac{-1}{x^2+1}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 2번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
359.CLP-1 · 2.12절 · 15번대학 수준우리말 번역

(1+x2)arctan⁡x(1+x^2)\arctan x 의 도함수를 구하고 간단히 하세요.

영어 원문 보기

Calculate and simplify the derivative of (1+x2)arctan⁡x(1+x^2)\arctan x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

곱의 미분법을 이용하면:

ddx{(1+x2)arctan⁡x}=2xarctan⁡x+(1+x2)11+x2=2xarctan⁡x+1\begin{aligned} \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{(1+x^2)\arctan x\right\} &=2x\arctan x+(1+x^2)\frac{1}{1+x^2}\\ &=2x\arctan x+1\end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the product rule:

ddx{(1+x2)arctan⁡x}=2xarctan⁡x+(1+x2)11+x2=2xarctan⁡x+1\begin{aligned} \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{(1+x^2)\arctan x\right\} &=2x\arctan x+(1+x^2)\frac{1}{1+x^2}\\ &=2x\arctan x+1\end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 1번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류
360.CLP-1 · 2.12절 · 18번대학 수준우리말 번역

곡선 y=arcsin⁡xy=\arcsin x 위의 점 중에서 접선이 직선 y=2x+9y=2x+9 와 평행한 점을 모두 구하세요.

영어 원문 보기

Determine all points on the curve y=arcsin⁡xy=\arcsin x where the tangent line is parallel to the line y=2x+9y=2x+9.

정답·풀이 보기

직선 y=2x+9y=2x+9 의 기울기는 22 이므로, ddx{arcsin⁡x}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arcsin x\}=2 를 만족하는 −1-1 과 11 사이의 모든 xx 의 값을 구해야 한다(arcsin⁡x\arcsin x 는 이 범위의 xx 에 대해서만 정의된다). 도함수를 계산하면:

y=arcsin⁡x2=y′=11−x24=11−x214=1−x2x2=34x=±32(x,y)=±(32,π3)\begin{aligned} y&=\arcsin x\\ 2=y'&=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\\ 4&=\frac{1}{1-x^2}\\ \frac{1}{4}&=1-x^2\\ x^2&=\frac{3}{4}\\ x&=\pm\frac{\sqrt{3}}{2}\\ (x,y)&=\pm\big(\frac{\sqrt{3}}{2},\frac{\pi}{3}\big) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The line y=2x+9y=2x+9 has slope 22, so we must find all values of xx between −1-1 and 11 (arcsin⁡x\arcsin x is only defined for these values of xx) for which ddx{arcsin⁡x}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\arcsin x\}=2. Evaluating the derivative:

y=arcsin⁡x2=y′=11−x24=11−x214=1−x2x2=34x=±32(x,y)=±(32,π3)\begin{aligned} y&=\arcsin x\\ 2=y'&=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\\ 4&=\frac{1}{1-x^2}\\ \frac{1}{4}&=1-x^2\\ x^2&=\frac{3}{4}\\ x&=\pm\frac{\sqrt{3}}{2}\\ (x,y)&=\pm\big(\frac{\sqrt{3}}{2},\frac{\pi}{3}\big) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 19번
# 역삼각함수의 미분계산보통자동 분류