문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 극한·미분 심화

극한·미분 심화 전체 문제

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35문제 · 2 / 2쪽

21.OpenStax 1권 · 6.9절 · 12번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 주어진 함수의 도함수를 구하고, 답이 맞는지 확인하기 위해 함수와 함께 그래프를 그리세요.

[계산기 사용] sinh⁡(ln⁡(x))\sinh (\ln (x))

영어 원문 보기

For the following exercises, find the derivatives of the given functions and graph along with the function to ensure your answer is correct.

[T] sinh⁡(ln⁡(x))\sinh (\ln (x))

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.9절 · 27번
# 쌍곡선함수의 미적분그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
22.OpenStax 1권 · 6.9절 · 13번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 주어진 함수의 도함수를 구하고, 답이 맞는지 확인하기 위해 함수와 함께 그래프를 그리세요.

[계산기 사용] cosh⁡2(x)+sinh⁡2(x){\cosh }^{2}(x)+{\sinh }^{2}(x)

영어 원문 보기

For the following exercises, find the derivatives of the given functions and graph along with the function to ensure your answer is correct.

[T] cosh⁡2(x)+sinh⁡2(x){\cosh }^{2}(x)+{\sinh }^{2}(x)

정답·풀이 보기

4 cosh⁡(x)sinh⁡(x)4\,\cosh (x)\sinh (x)

원본 교재 풀이(영어)

4 cosh⁡(x)sinh⁡(x)4\,\cosh (x)\sinh (x)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.9절 · 19번
# 쌍곡선함수의 미적분그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
23.OpenStax 1권 · 6.9절 · 14번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 주어진 함수의 도함수를 구하고, 답이 맞는지 확인하기 위해 함수와 함께 그래프를 그리세요.

[계산기 사용] cosh⁡2(x)−sinh⁡2(x){\cosh }^{2}(x)-{\sinh }^{2}(x)

영어 원문 보기

For the following exercises, find the derivatives of the given functions and graph along with the function to ensure your answer is correct.

[T] cosh⁡2(x)−sinh⁡2(x){\cosh }^{2}(x)-{\sinh }^{2}(x)

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.9절 · 1번
# 쌍곡선함수의 미적분그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
24.OpenStax 1권 · 6.9절 · 16번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 주어진 함수의 도함수를 구하고, 답이 맞는지 확인하기 위해 함수와 함께 그래프를 그리세요.

[계산기 사용] 1+tanh⁡(x)1−tanh⁡(x)\frac{1+\tanh (x)}{1-\tanh (x)}

영어 원문 보기

For the following exercises, find the derivatives of the given functions and graph along with the function to ensure your answer is correct.

[T] 1+tanh⁡(x)1−tanh⁡(x)\frac{1+\tanh (x)}{1-\tanh (x)}

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 6.6절 · 6번
# 쌍곡선함수의 미적분그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
25.OpenStax 1권 · 6.9절 · 17번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 주어진 함수의 도함수를 구하고, 답이 맞는지 확인하기 위해 함수와 함께 그래프를 그리세요.

[계산기 사용] sinh⁡6(x){\sinh }^{6}(x)

영어 원문 보기

For the following exercises, find the derivatives of the given functions and graph along with the function to ensure your answer is correct.

[T] sinh⁡6(x){\sinh }^{6}(x)

정답·풀이 보기

6 sinh⁡5(x)cosh⁡(x)6\,{\sinh }^{5}(x)\cosh (x)

원본 교재 풀이(영어)

6 sinh⁡5(x)cosh⁡(x)6\,{\sinh }^{5}(x)\cosh (x)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.9절 · 13번
# 쌍곡선함수의 미적분그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
26.OpenStax 1권 · 6.9절 · 48번대학 수준우리말 번역

케이블의 그래프를 그리고, x=0x=0 에서 케이블이 얼마나 아래로 처지는지 구하세요.

영어 원문 보기

Sketch the cable and determine how far down it sags at x=0.x=0.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.9절 · 33번
# 쌍곡선함수의 미적분그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
27.CLP-1 · 2.12절 · 3번대학 수준우리말 번역

곡선 y=f(x)y=f(x) 가 아래에 있다. 이는 어떤 함수 ff 의 그래프이다. ff 를 00 을 포함하면서 일대일함수가 되는 가장 큰 구간으로 제한하고, 곡선 y=f−1(x)y=f^{-1}(x) 의 그래프를 그리세요.

그림

영어 원문 보기

The curve y=f(x)y=f(x) is shown below, for some function ff. Restrict ff to the largest possible interval containing 00 over which it is one–to–one, and sketch the curve y=f−1(x)y=f^{-1}(x).

figure

정답·풀이 보기

먼저 ff 가 일대일함수가 되도록 ff 의 정의역을 제한한다. ff 가 일대일함수가 되는 구간은 여러 가지를 택할 수 있지만, 문제에서는 x=0x=0 을 포함하면서 가능한 한 큰 구간을 택하라고 하였으므로, 제한된 함수는 다음과 같다.

그림

역함수는 입력과 출력의 역할을 서로 바꾼다. 따라서 y=f(x)y=f(x) 의 그래프가 점 (a,b)(a,b) 를 지나면 Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) 의 그래프는 점 (b,a)(b,a) 를 지난다. 즉, Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) 의 그래프는 y=f(x)y=f(x) 의 그래프에서 xx 좌표와 yy 좌표를 서로 바꾼 것이다. (그러므로 y=f(x)y=f(x) 가 yy 축과 y=1y=1 에서 만나므로 Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) 는 XX 축과 X=1X=1 에서 만난다.) 이렇게 바꾸는 것은 곡선 y=f(x)y=f(x) 를 직선 y=xy=x 에 대하여 대칭이동하는 것과 같다.

그림

참고: 역함수에 익숙해지는 동안에는 y=f(x)y=f(x) 와 Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) 처럼, xx (ff 의 입력이므로 f−1f^{-1} 의 출력)와 XX (f−1f^{-1} 의 입력이며 ff 의 출력에서 나온 값)를 약간 다른 기호로 나타내어 생각하는 것이 더 명확할 때가 있다. 그러나 관례상 두 함수 모두 입력에는 xx 를, 출력에는 yy 를 쓰며, 위의 그래프에도 그렇게 적혀 있다.

원본 교재 풀이(영어)

First, we restrict the domain of ff to force it to be one–to–one. There are many intervals we could choose over which ff is one–to–one, but the question asks us to contain x=0x=0 and be as large as possible; this leaves us with the following restricted function:

figure

The inverse of a function swaps the role of the input and output; so if the graph of y=f(x)y=f(x) contains the point (a,b)(a,b), then the graph of Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) contains the point (b,a)(b,a). That is, the graph of Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) is the graph of y=f(x)y=f(x) with the xx-coordinates and yy-coordinates swapped. (So, since y=f(x)y=f(x) crosses the yy-axis at y=1y=1, then Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X) crosses the XX-axis at X=1X=1.) This swapping is equivalent to reflecting the curve y=f(x)y=f(x) over the line y=xy=x.

figure

Remark: while you're getting accustomed to inverse functions, it is sometimes clearer to consider y=f(x)y=f(x) and Y=f−1(X)Y=f^{-1}(X): using slightly different notations for xx (the input of ff, hence the output of f−1f^{-1}) and XX (the input of f−1f^{-1}, which comes from the output of ff). However, the convention is to use xx for the inputs of both functions, and yy as the outputs of both functions, as is written on the graph above.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.12절 · 14번
# 역삼각함수의 미분그래프·표 해석기본자동 분류
28.CLP-1 · 3.4절 · 1번대학 수준우리말 번역

아래 그래프에는 세 곡선이 있습니다. 검은 곡선은 y=f(x)y=f(x), 빨간 곡선은 y=g(x)=1+2sin⁡(1+x)y=g(x)=1+2\sin(1+x), 파란 곡선은 y=h(x)=0.7y=h(x)=0.7 입니다. f(0)f(0) 을 어림하려 할 때, 어떤 경우에 g(0)g(0) 을 쓰게 될까요? 또 어떤 경우에 h(0)h(0) 을 쓰게 될까요?

그림

영어 원문 보기

The graph below shows three curves. The black curve is y=f(x)y=f(x), the red curve is y=g(x)=1+2sin⁡(1+x)y=g(x)=1+2\sin(1+x), and the blue curve is y=h(x)=0.7y=h(x)=0.7. If you want to estimate f(0)f(0), what might cause you to use g(0)g(0)? What might cause you to use h(0)h(0)?

figure

정답·풀이 보기

f(0)f(0) 은 h(0)h(0) 보다 g(0)g(0) 에 더 가까우므로, sin⁡(1)\sin(1) 의 값을 효율적으로 알아낼 수단이 있고 정확도가 중요하다면 f(0)≈g(0)=1+2sin⁡(1)f(0) \approx g(0)=1+2\sin (1) 로 어림하는 것이 좋을 것이다. 계산기가 있다면 이 어림을 쓸 수 있다. 또한 이 단원의 뒷부분에서 계산기 없이 sin⁡(1)\sin (1) 을 근사하는 방법을 배우지만, 그 방법에는 시간이 필요하다.

계산기가 없거나 시간이 많지 않다면 f(0)≈h(0)=0.7f(0)\approx h(0)=0.7 을 쓰는 것이 가장 적절할 것이다. 이는 f(0)≈g(0)f(0) \approx g(0) 만큼 정확하지는 않지만, sin⁡(1)\sin(1) 의 값을 알아내려고 고민하지 않고도 매우 빠르게 어림값을 얻을 수 있다.

참고: 실생활에서 어떤 값을 어림할 때는 분명한 '정답' 방법이 없는 경우가 많다. 보통 정확도와 편리함 사이에서 균형을 잡아야 한다.

원본 교재 풀이(영어)

Since f(0)f(0) is closer to g(0)g(0) than it is to h(0)h(0), you would probably want to estimate f(0)≈g(0)=1+2sin⁡(1)f(0) \approx g(0)=1+2\sin (1) if you had the means to efficiently figure out what sin⁡(1)\sin(1) is, and if you were concerned with accuracy. If you had a calculator, you could use this estimation. Also, later in this chapter we will learn methods of approximating sin⁡(1)\sin (1) that do not require a calculator, but they do require time.

Without a calculator, or without a lot of time, using f(0)≈h(0)=0.7f(0)\approx h(0)=0.7 probably makes the most sense. It isn't as accurate as f(0)≈g(0)f(0) \approx g(0), but you get an estimate very quickly, without worrying about figuring out what sin⁡(1)\sin(1) is.

Remark: when you're approximating something in real life, there probably won't be an obvious “correct" way to do it. There's usually a trade-off between accuracy and ease.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.2절 · 18번
# 선형근사와 미분소그래프·표 해석기본자동 분류
29.CLP-1 · 3.4절 · 2번대학 수준우리말 번역

곡선 y=f(x)y=f(x) 가 아래에 나타나 있습니다. x=2x=2 에서 f(x)f(x) 의 선형 근사의 그래프를 그리세요.

그림

영어 원문 보기

The curve y=f(x)y=f(x) is shown below. Sketch the linear approximation of f(x)f(x) about x=2x=2.

figure

정답·풀이 보기

선형 근사는 점 (2,f(2))(2,f(2)) 를 지나고 기울기가 f′(2)f'(2) 인 직선이다. 즉, x=2x=2 에서 f(x)f(x) 의 선형 근사는 x=2x=2 에서 f(x)f(x) 의 접선이다. 이를 아래에 빨간색으로 나타내었다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

The linear approximation is a line, passing through (2,f(2))(2,f(2)), with slope f′(2)f'(2). That is, the linear approximation to f(x)f(x) about x=2x=2 is the tangent line to f(x)f(x) at x=2x=2. It is shown below in red.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.4절 · 1번
# 선형근사와 미분소그래프·표 해석기본자동 분류
30.CLP-1 · 3.4절 · 4번대학 수준우리말 번역

선형 근사를 이용하여 x=0.93x=0.93 일 때 log⁡(x)\log(x) 의 값을 어림하세요. 곡선 y=f(x)y=f(x) 와 선형 근사의 그래프를 그리세요.

(씨엘피-1 교재에서는 log⁡x\log x 가 xx 의 자연로그 log⁡ex\log_e x 를 뜻한다는 점을 기억하세요.)

영어 원문 보기

Use a linear approximation to estimate log⁡(x)\log(x) when x=0.93x=0.93. Sketch the curve y=f(x)y=f(x) and your linear approximation.

(Remember that in CLP-1 we use log⁡x\log x to mean the natural logarithm of xx, log⁡ex\log_e x.)

정답·풀이 보기

f(0.93)f(0.93) 이 얼마인지는 알 수 없지만, 0.93 은 1 에 매우 가깝고 f(1)f(1) 은 분명히 알고 있다. x=1x=1 근처에서 f(x)f(x) 의 선형 근사는 다음과 같이 주어진다.

f(x)≈f(1)+f′(1)(x−1)따라서 다음을 계산한다:f(1)=log⁡(1)=0f′(x)=1xf′(1)=11=1그러므로f(x)≈0+1(x−1)=x−1x=0.93 일 때:f(0.93)≈0.93−1=−0.07\begin{aligned} f(x) &\approx f(1)+f'(1)(x-1) \\ \text{따라서 다음을 계산한다:} \\ f(1)&=\log(1)=0\\ f'(x)&=\frac{1}{x}\\ f'(1)&=\frac{1}{1}=1 \\ \text{그러므로} \\ f(x) &\approx 0+1(x-1)=x-1 \\ \text{$x=0.93$ 일 때:} \\ f(0.93) &\approx 0.93-1=-0.07 \end{aligned}

그림

원본 교재 풀이(영어)

We have no idea what f(0.93)f(0.93) is, but 0.93 is pretty close to 1, and we definitely know f(1)f(1). The linear approximation of f(x)f(x) about x=1x=1 is given by

f(x)≈f(1)+f′(1)(x−1)So, we calculate:f(1)=log⁡(1)=0f′(x)=1xf′(1)=11=1Therefore,f(x)≈0+1(x−1)=x−1When x=0.93:f(0.93)≈0.93−1=−0.07\begin{aligned} f(x) &\approx f(1)+f'(1)(x-1) \\ \text{So, we calculate:} \\ f(1)&=\log(1)=0\\ f'(x)&=\frac{1}{x}\\ f'(1)&=\frac{1}{1}=1 \\ \text{Therefore,} \\ f(x) &\approx 0+1(x-1)=x-1 \\ \text{When $x=0.93$:} \\ f(0.93) &\approx 0.93-1=-0.07 \end{aligned}

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.4절 · 3번
# 선형근사와 미분소그래프·표 해석보통자동 분류
31.CLP-1 · 3.4절 · 1번대학 수준우리말 번역

아래 그림에서 다음을 표시하세요. f(x)f(x+Δx)ΔxΔyf(x) \qquad f\left(x+\Delta x\right) \qquad \Delta x \qquad \Delta y

그림

영어 원문 보기

In the picture below, label the following: f(x)f(x+Δx)ΔxΔyf(x) \qquad f\left(x+\Delta x\right) \qquad \Delta x \qquad \Delta y

figure

정답·풀이 보기
# 선형근사와 미분소그래프·표 해석기본자동 분류
32.Active Calculus · 1.8절 · 7번대학 수준우리말 번역

어떤 함수 y=p(x)y=p(x) 의 a=3a = 3 에서의 국소 선형화가 L(x)=−2x+5L(x) = -2x + 5 로 주어져 있다.

(a) p(3)p(3) 과 p′(3)p'(3) 의 값은 각각 얼마입니까? 그 이유는 무엇입니까? (b) p(2.79)p(2.79) 의 값을 어림하세요. (c) p′′(3)=0p''(3) = 0 이고 x<3x < 3 에서 p′′(x)<0p''(x) < 0 이라고 가정합니다. (b)에서 구한 어림값은 너무 큽니까, 너무 작습니까? (d) x>3x > 3 에서 p′′(x)>0p''(x) > 0 이라고 가정합니다. 이 사실과 위의 추가 정보를 이용하여 x=3x = 3 근처에서 y=p(x)y = p(x) 의 정확한 그래프를 그리세요. 그래프에 y=L(x)y = L(x) 의 그래프도 함께 그리세요.

영어 원문 보기

A certain function y=p(x)y=p(x) has its local linearization at a=3a = 3 given by L(x)=−2x+5L(x) = -2x + 5.

(a) What are the values of p(3)p(3) and p′(3)p'(3)? Why? (b) Estimate the value of p(2.79)p(2.79). (c) Suppose that p′′(3)=0p''(3) = 0 and you know that p′′(x)<0p''(x) < 0 for x<3x < 3. Is your estimate in (b) too large or too small? (d) Suppose that p′′(x)>0p''(x) > 0 for x>3x > 3. Use this fact and the additional information above to sketch an accurate graph of y=p(x)y = p(x) near x=3x = 3. Include a sketch of y=L(x)y = L(x) in your work.

정답·풀이 보기

(a) 접점에서 접선의 값과 기울기는 함수의 값과 기울기와 같으므로 p(3)=L(3)=−1p(3) = L(3) = -1 이고 p′(3)=L′(3)=−2p'(3) = L'(3) = -2 이다. (b) 국소 선형화를 이용하면 p(2.79)≈L(2.79)=−2(2.79)+5=−0.58p(2.79) \approx L(2.79) = -2(2.79) + 5 = -0.58 이다. (c) x<3x < 3 에서 p′′(x)<0p''(x) < 0 이므로 x<3x < 3 에서 pp 는 위로 볼록이다. 따라서 접점 x=3x = 3 의 왼쪽에서는 접선이 곡선보다 위에 놓이므로 (b)의 어림값은 너무 크다. (d) 다음 그림은 점 (3,−1)(3,-1) 에서 접선의 값과 기울기가 일치하고, x=3x=3 의 왼쪽에서는 위로 볼록, 오른쪽에서는 아래로 볼록인 함수 pp 의 한 가지 예이다. 이 함수는 x 가 3보다 작을 때 위로 볼록이고 x 가 3보다 클 때 아래로 볼록인 삼차 다항식처럼 보인다. 그래프는 점 (3,-1)을 지나고, 대응하는 접선도 그 점을 지나며, 함께…

원본 교재 풀이(영어)

(a) Since the value and slope of the tangent line match the value and slope of the function at the point of tangency, we know p(3)=L(3)=−1p(3) = L(3) = -1 and p′(3)=L′(3)=−2p'(3) = L'(3) = -2. (b) Using the local linearization, p(2.79)≈L(2.79)=−2(2.79)+5=−0.58p(2.79) \approx L(2.79) = -2(2.79) + 5 = -0.58. (c) Since p′′(x)<0p''(x) < 0 for x<3x < 3, we know that pp is concave down for x<3x < 3. This means to the left of the point of tangency at x=3x = 3, the tangent line lies above the curve, and thus the estimate in (b) is too large. (d) In the following figure, we see a possible function pp that matches the value and slope of the tangent line at the point (3,−1)(3,-1) and that is concave down to the left of x=3x=3 and concave up to the right. This function appears to be a cubic polynomial that is concave down for x lt 3 and concave up for x gt 3; its graph passes through the point (3,-1) and the corresponding tangent line does as well, wit

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 1.8절 · 10번
# 선형근사와 미분소그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
33.Active Calculus · 1.8절 · 8번대학 수준우리말 번역

감자를 오븐에 넣고, 여러 시점에서 감자의 온도 FF (화씨 도)를 측정하여 다음 표에 기록하였다. 시간 tt 는 분 단위로 측정한다.

감자의 온도 자료.

tt 00 1010 2020 3030 4040 5050 6060
F(t)F(t) 6565 94.794.7 141.7141.7 167.6167.6 182.4182.4 197.9197.9 209.3209.3

(a) 중심차분을 이용하여 F′(30)F'(30) 을 어림하세요. 이후의 문제에서는 필요한 경우 이 어림값을 사용하세요. (b) a=30a = 30 인 점에서 함수 y=F(t)y = F(t) 의 국소선형근사 y=L(t)y = L(t) 를 구하세요. (c) 국소선형근사를 이용하여 F(33)F(33) 의 어림값을 구하세요. (d) (c)에서 구한 어림값이 실제보다 너무 크다고 생각하나요, 아니면 너무 작다고 생각하나요? 그 이유는 무엇인가요?

영어 원문 보기

A potato is placed in an oven, and the potato's temperature FF (in degrees Fahrenheit) at various points in time is taken and recorded in the following table. Time tt is measured in minutes.

Temperature data for the potato.

tt 00 1010 2020 3030 4040 5050 6060
F(t)F(t) 6565 94.794.7 141.7141.7 167.6167.6 182.4182.4 197.9197.9 209.3209.3

(a) Use a central difference to estimate F′(30)F'(30). Use this estimate as needed in subsequent questions. (b) Find the local linearization y=L(t)y = L(t) to the function y=F(t)y = F(t) at the point where a=30a = 30. (c) Determine an estimate for F(33)F(33) by employing the local linearization. (d) Do you think your estimate in (c) is too large or too small? Why?

정답·풀이 보기

(a) h=10h=10 으로 중심차분 근사를 하면 F′(30)≈F(40)−F(20)20=182.4−141.120=2.065F'(30) \approx \frac{F(40)-F(20)}{20} = \frac{182.4-141.1}{20} = 2.065 이므로 분당 화씨 2.065도이다. (b) a=30a=30 에서의 국소선형근사는 L(t)=F′(30)(t−30)+F(30)=L(t)≈2.065(t−30)+167.6L(t) = F'(30)(t-30)+F(30) = L(t) \approx 2.065(t-30) + 167.6 이다. (c) (b)에서 구한 선형근사를 이용하면 F(33)≈L(33)≈2.065(3)+167.6=173.795F(33) \approx L(33) \approx 2.065(3) + 167.6 = 173.795 화씨 도이다. (d) 표에 주어진 F(t)F(t) 의 값은 t=30t = 30 근처에서 증가하되 증가하는 비율이 점점 줄어드는 것으로 보이므로, FF 의 그래프는 t=30t = 30 근처에서 위로 볼록하다. 따라서 L(t)L(t) 의 그래프(FF 의 t=30)t = 30) 에서의 접선)는 FF 의 그래프보다 위쪽에 놓인다. 그러므로 (c)에서 구한 어림값은 아마도 실제보다 크게 어림한 것이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The central difference approximation with h=10h=10 gives F′(30)≈F(40)−F(20)20=182.4−141.120=2.065F'(30) \approx \frac{F(40)-F(20)}{20} = \frac{182.4-141.1}{20} = 2.065 degrees per minute. (b) The local linearization at a=30a=30 is L(t)=F′(30)(t−30)+F(30)=L(t)≈2.065(t−30)+167.6L(t) = F'(30)(t-30)+F(30) = L(t) \approx 2.065(t-30) + 167.6. (c) Using the linearization from (b), F(33)≈L(33)≈2.065(3)+167.6=173.795F(33) \approx L(33) \approx 2.065(3) + 167.6 = 173.795 degrees F. (d) Since the values of F(t)F(t) given in the table appear to be increasing at a decreasing rate near t=30t = 30, it follows that the graph of FF is concave down near t=30t = 30. This implies that the graph of L(t)L(t) (the tangent line to FF at t=30)t = 30) lies above the graph of FF. Therefore, the approximation given in part (c) is probably an overestimate.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 1.8절 · 9번
# 선형근사와 미분소그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
34.Active Calculus · 3.2절 · 11번대학 수준우리말 번역

ff 와 gg 를 미분가능한 함수라 하고, 다음 정보가 알려져 있다고 하자: f(3)=g(3)=0f(3) = g(3) = 0, f′(3)=g′(3)=0f'(3) = g'(3) = 0, f′′(3)=−2f''(3) = -2, g′′(3)=1g''(3) = 1. 새로운 함수 hh 를 h(x)=f(x)g(x)h(x) = \frac{f(x)}{g(x)} 로 정의하자. 같은 좌표축 위에 x=3x = 3 근처에서 ff 와 gg 의 가능한 그래프를 그리고, 주어진 정보를 이용하여 다음 극한의 값을 구하세요.

lim⁡x→3h(x) .\lim_{x \to 3} h(x)\,.

결론을 뒷받침하는 설명을 쓰세요.

영어 원문 보기

Let ff and gg be differentiable functions about which the following information is known: f(3)=g(3)=0f(3) = g(3) = 0, f′(3)=g′(3)=0f'(3) = g'(3) = 0, f′′(3)=−2f''(3) = -2, and g′′(3)=1g''(3) = 1. Let a new function hh be given by the rule h(x)=f(x)g(x)h(x) = \frac{f(x)}{g(x)}. On the same set of axes, sketch possible graphs of ff and gg near x=3x = 3, and use the provided information to determine the value of

lim⁡x→3h(x) .\lim_{x \to 3} h(x)\,.

Provide explanation to support your conclusion.

정답·풀이 보기

ff 와 gg 의 가능한 그래프는 아래 그림과 같다. 극한을 구하기 위해 로피탈의 정리를 두 번 적용할 수 있다. f(3)=g(3)=0f(3) = g(3) = 0 이므로 로피탈의 정리에 의해

lim⁡x→3f(x)g(x)=lim⁡x→3f′(x)g′(x) .\lim_{x \to 3} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to 3} \frac{f'(x)}{g'(x)}\,. 이다. f′(3)=g′(3)=0f'(3) = g'(3) = 0 이므로 이 극한도 여전히 부정형이고, 정리를 다시 적용하면

lim⁡x→3f(x)g(x)=lim⁡x→3f′′(x)g′′(x)=f′′(3)g′′(3)=−21 .\lim_{x \to 3} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to 3} \frac{f''(x)}{g''(x)} = \frac{f''(3)}{g''(3)} = \frac{-2}{1}\,. 이다. 따라서 lim⁡x→3h(x)=−2\lim_{x \to 3} h(x) = -2 이다.

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원본 교재 풀이(영어)

See the figure below for possible graphs of ff and gg. To evaluate the limit, we can apply L'Hôpital's Rule twice. Since f(3)=g(3)=0f(3) = g(3) = 0, we know by the rule that

lim⁡x→3f(x)g(x)=lim⁡x→3f′(x)g′(x) .\lim_{x \to 3} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to 3} \frac{f'(x)}{g'(x)}\,. Since f′(3)=g′(3)=0f'(3) = g'(3) = 0, the limit is still indeterminate, and we can apply the rule again to get

lim⁡x→3f(x)g(x)=lim⁡x→3f′′(x)g′′(x)=f′′(3)g′′(3)=−21 .\lim_{x \to 3} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to 3} \frac{f''(x)}{g''(x)} = \frac{f''(3)}{g''(3)} = \frac{-2}{1}\,. Hence, lim⁡x→3h(x)=−2\lim_{x \to 3} h(x) = -2.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.8절 · 50번
# 로피탈 정리그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
35.Active Calculus · 3.2절 · 12번대학 수준우리말 번역

다음 함수의 수직 점근선과 수평 점근선을 모두 구하세요.

R(x)=3(x−a)(x−b)5(x−a)(x−c) ,R(x) = \frac{3(x-a)(x-b)}{5(x-a)(x-c)}\,, 여기서 aa, bb, cc 는 서로 다른 임의의 상수이다. 또한 RR 가 연속이 아닌 xx 의 값을 모두 쓰세요. aa, bb, cc 의 값을 분명히 표시하여 RR 의 그래프의 가능한 모양을 그리세요.

영어 원문 보기

Find all vertical and horizontal asymptotes of the function

R(x)=3(x−a)(x−b)5(x−a)(x−c) ,R(x) = \frac{3(x-a)(x-b)}{5(x-a)(x-c)}\,, where aa, bb, and cc are distinct, arbitrary constants. In addition, state all values of xx for which RR is not continuous. Sketch a possible graph of RR, clearly labeling the values of aa, bb, and cc.

정답·풀이 보기

먼저, RR 의 분자와 분모가 모두 이차식이므로 x→∞x \to \infty 일 때의 극한은 최고차항의 계수의 비로 구할 수 있다. 즉,

lim⁡x→∞R(x)=35\lim_{x \to \infty} R(x) = \frac{3}{5}

이므로 RR 의 수평 점근선은 y=35y = \frac{3}{5} 이다.

다음으로, bb 와 cc 가 서로 다르므로 x=bx = b 일 때 RR 의 분자는 0이고 (분모는 0이 아니고), 따라서 R(b)=0R(b) = 0 이다. 또한 x=cx = c 일 때 분모는 0이고 (분자는 0이 아니고), 이로 인해 x=cx = c 에 수직 점근선이 생긴다.

마지막으로, x=ax = a 는 분자와 분모를 모두 0으로 만든다. 따라서 R(a)R(a) 는 정의되지 않으므로 RR 의 그래프는 x=ax = a 에서 구멍이 있거나 수직 점근선을 가진다. 어느 쪽인지 판단하기 위해 극한을 계산하면

lim⁡x→a3(x−a)(x−b)5(x−a)(x−c)=lim⁡x→a3(x−b)5(x−c)=3(a−b)5(a−c) .\lim_{x \to a} \frac{3(x-a)(x-b)}{5(x-a)(x-c)} = \lim_{x \to a} \frac{3(x-b)}{5(x-c)} = \frac{3(a-b)}{5(a-c)}\,. 이는 RR 가 점 (a,3(a−b)5(a−c))(a, \frac{3(a-b)}{5(a-c)}) 에 구멍을 가짐을 나타낸다. 게다가 RR 는 x=ax = a 와 x=cx = c 에서 연속이 아니다.

RR 의 그래프의 가능한 모양은 다음 그림과 같다.

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원본 교재 풀이(영어)

First, we note that since both the numerator and denominator of RR are quadratic, the limit as x→∞x \to \infty can be found by taking the quotient of the leading coefficients. In particular,

lim⁡x→∞R(x)=35\lim_{x \to \infty} R(x) = \frac{3}{5}

and thus the horizontal asymptote of RR is y=35y = \frac{3}{5}.

Next, since bb and cc are distinct, we see that the numerator of RR is zero (and the denominator is not) when x=bx = b, and thus R(b)=0R(b) = 0. In addition, the denominator is zero (and the numerator is not) when x=cx = c, and this results in there being a vertical asymptote at x=cx = c.

Finally, we observe that x=ax = a makes both the numerator and denominator zero. Since R(a)R(a) is thus not defined, the graph of RR has either a hole or a vertical asymptote at x=ax = a. To determine which, we evaluate the limit and see that

lim⁡x→a3(x−a)(x−b)5(x−a)(x−c)=lim⁡x→a3(x−b)5(x−c)=3(a−b)5(a−c) .\lim_{x \to a} \frac{3(x-a)(x-b)}{5(x-a)(x-c)} = \lim_{x \to a} \frac{3(x-b)}{5(x-c)} = \frac{3(a-b)}{5(a-c)}\,. This tells us that RR has a hole at the point (a,3(a−b)5(a−c))(a, \frac{3(a-b)}{5(a-c)}). Moreover, RR is not continuous at x=ax = a and x=cx = c.

A possible graph of RR is shown in the following figure.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.2절 · 11번
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