극한 의 값을 구하세요.
영어 원문 보기
Evaluate .
문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 극한·미분 심화
0/0, ∞/∞ 등 부정형의 극한을 분자·분모를 미분해서 구한다
유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
96문제 · 5 / 5쪽
극한 의 값을 구하세요.
Evaluate .
극한 의 값을 구하세요.
Evaluate .
을 대입하면 분자는 0이고, 분모는
이다. 따라서 극한은 이다.
주의할 점: 이 분수는 부정형이 아니므로 여기에서는 로피탈 법칙을 쓸 수 없다. 분자와 분모를 각각 미분하면, 극한이 존재하지 않는 식을 얻게 된다.
.
If we plug in , the numerator is zero, and the denominator is
. So the limit is .
Be careful: you cannot use l'Hopital's Rule here, because the fraction does not give an indeterminate form. If you try to differentiate the numerator and the denominator, you get an expression whose limit does not exist:
.
극한 의 값을 구하세요.
Evaluate .
분모에 을 대입하면 1이다. 그러나 분자는 부정형이다. 이지만 이고 이기 때문이다. 를 쓰면 주어진 식은 다음과 같이 된다.
If we plug into the denominator, we get 1. However, the numerator is an indeterminate form: , while and . If we use , our expression becomes
의 값을 구하세요.
Evaluate .
은 꼴의 부정형이다. 상황을 더 잘 파악하기 위해 유리화해 보자.
has the indeterminate form . To get a better idea of what's going on, let's rationalize.
의 값을 구하세요.
Evaluate .
을 대입하면 분자와 분모가 모두 0이 된다. 따라서 로피탈의 법칙을 적용할 수 있는 부정형 중 하나이다.
If we plug in , both numerator and denominator become zero. So, we have exactly one of the indeterminate forms that l'Hopital's Rule applies to.
의 값을 구하세요.
Evaluate .
의 값을 구하세요.
Evaluate .
의 값을 구하세요.
Evaluate .
의 값을 구하세요.
Evaluate .
이고 이므로 꼴이다. (는 양수이므로 거듭제곱근이 정의된다.) 이는 부정형이 아니다: .
, and , so we have the form . (Note that is positive, so our root is defined.) This is not an indeterminate form: .
의 값을 구하세요.
Evaluate .
이고 이므로 은 꼴의 부정형이다. 로피탈 정리를 쓰고 싶지만, 그러려면 함수를 분수 꼴의 부정형으로 바꿔야 한다. 그래서 로그를 사용한다.
and , so has the indeterminate form . We want to use l'Hopital, but we need to get our function into a fractional indeterminate form. So, we'll use a logarithm.
의 값을 구하세요.
Evaluate .
의 값을 구하세요.
Evaluate .
먼저 0 근처에서 이 함수가 존재함을 확인한다. 은 양수이므로 이 존재한다. 0 근처에서 은 음수이므로 은 양수이고, 따라서 가 음수일 때에도 이 존재한다.
이고 이므로 꼴의 부정형이다. 로피탈 정리를 써야 하는데, 그러려면 함수를 알맞은 꼴로 바꿔야 한다. 로그를 이용하여 이렇게 바꾼다.
First, note that the function exists near 0: is positive, so exists; near 0, is negative, so is positive, so exists even when is negative.
Since and , we have the indeterminate form . We need l'Hopital, but we need to manipulate our function into an appropriate form. We do this using logarithms.
이 존재하도록 하는 의 값을 구하세요.
Find so that exists.
분자와 분모는 모두 일 때 으로 수렴한다. 따라서 로피탈 정리에 의해 새로운 분모는 여전히 일 때 으로 수렴한다. 극한이 존재하려면 새로운 분자도 마찬가지여야 한다. 따라서 이면 극한이 존재하지 않는다. 일 때 극한이 존재하는지 확인해야 한다. 로피탈 정리를 이용하면 따라서 일 때 극한이 존재한다.
Both the numerator and denominator converge to as . So, by l'Hopital, The new denominator still converges to as . For the limit to exist, the same must be true for the new numerator. This tells us that if , the limit does not exist. We should check whether the limit exists when . Using l'Hopital: So, the limit exists when .
가 상수일 때, 의 값을 구하세요.
Evaluate , where is a constant.
가장 먼저 눈에 띄는 것은, 의 값에 관계없이 을 대입하면 분자와 분모가 모두 0이 된다는 점이다. 이 사실을 이용하여 로피탈의 정리를 적용하자.
The first thing we notice is, regardless of , when we plug in both numerator and denominator become zero. Let's use this fact, and apply l'Hopital's Rule.
모든 에 대해 정의된 함수 를 생각하세요. 는 꼴이므로 부정형임을 확인하세요. (모든 에 대해 이고 모든 에 대해 이지만, 두 규칙 모두 에는 적용할 수 없는 이유를 생각해 보세요.)
(a) 라 하세요. 인 이유를 설명하세요. (b) 다음으로, 로 쓰는 것이 같은 식인 이유를 설명하세요. (c) 로피탈의 정리와 (b)의 결과를 이용하여 의 값을 구하세요. (d) 의 값을 바탕으로 의 값을 구하세요.
Consider the function , which is defined for all . Observe that is indeterminate due to its form of . (Think about how we know that for all , while for all , but that neither rule can apply to .)
(a) Let . Explain why . (b) Next, explain why it is equivalent to write . (c) Use L'Hôpital's Rule and your work in (b) to compute . (d) Based on the value of , determine .
(a) 이고 이므로 (b) 이므로 다음과 같이 쓸 수도 있다. (c) 일 때 이고 일 때 이므로 은 로피탈의 정리를 적용할 수 있는 부정형이다. 로피탈의 정리를 적용하면 식을 간단히 하면 따라서 이다. (d) 임을 보였고 이므로, 일 때 의 자연로그는 에 가까워진다. 이므로 는 에 가까워져야 하고, 따라서 이다.
(a) Since and we are given that , it follows that (b) Since , we can also write (c) Since as and as , we see that is of an indeterminate form to which we can apply L'Hôpital's Rule. Doing so, Simplifying algebraically, Hence, it follows that . (d) Having shown that and recalling that , we know that as , the natural log of tends to . Since , it must be the case that is tending to , and thus
함수 가 함수 를 지배한다고 하는 것은 , , 그리고 일 때임을 떠올리세요.
(a) 와 중 어느 함수가 다른 함수를 지배하는지 답하세요. (b) 와 중 어느 함수가 다른 함수를 지배하는지 답하세요. ( 은 임의의 양의 정수) (c) 이 모든 다항식 함수를 지배하는 이유를 설명하세요. (d) 모든 양의 정수 에 대해 이 를 지배하는 이유를 설명하세요. (e) 어느 쪽도 다른 쪽을 지배하지 않는 두 비선형 함수의 예를 하나 드세요.
Recall we say that function dominates function provided that , , and .
(a) Which function dominates the other: or ? (b) Which function dominates the other: or ? ( can be any positive integer) (c) Explain why will dominate any polynomial function. (d) Explain why will dominate for any positive integer . (e) Give any example of two nonlinear functions such that neither dominates the other.
(a) 와 는 모두 일 때 한없이 커지므로 을 생각한다. 로피탈의 정리와 약간의 식 정리에 의해 따라서 이고, 그러므로 가 를 지배한다. (b) 의 풀이와 비슷한 방법으로, 모든 양의 정수 에 대해 가 를 지배함을 보일 수 있다. 특히 로피탈의 정리와 약간의 식 정리에 의해 이므로 이다. 따라서 모든 양의 정수 에 대해 가 를 지배함을 보였다. (c) 이 모든 다항식 함수를 지배하는 이유를 알아보기 위해 을 생각한다. 두 함수의 비의 극한을 생각하고 로피탈의 정리를 한 번 적용하면 이다. 로피탈의 정리를 반복해서 적용하면 (처음에 어떤 다항식으로 시작하든) ( 번 적용한 뒤) 분자는 결국 상수가 되고, 분모에는 여전히 이 있으므로 전체 극한은 이다. (d) 여기서는 일 때 와 의 비의 극한을 생각하는 것이 자연스럽다. 두 함수가 모두 한없이 커지므로 로피탈의 정리를 적용할 수 있다. 이를 적용하고 약간의 식 정리를 하면 이므로 이 실제로 지배한다. (e) 과 를 생각한다. 이 함수들은 차수가 같은 다항식이므로 임을 알 수 있다.
(a) We note that both or increase without bound as , so we consider By L'Hôpital's Rule and some simplifying algebra, Thus, it follows that and hence dominates . (b) Using a similar argument to our work in , we can show that dominates for any positive integer . In particular, by L'Hôpital's Rule and some simplifying algebra, Since , it follows that we've shown that dominates for any positive integer . (c) To see why will dominate any polynomial function, consider . If we consider the limit of their quotient and apply LHR once, we see that By repeated application of LHR, the numerator (regardless of what polynomial we start with) will eventually be simply a constant (after applications of LHR), and thus with still in the denominator, the overall limit will be . (d) Here we naturally consider the limit of the quotient of and , where . Since both functions increase without bound, we can apply LHR. Doing so along with some simplifying algebra, we see and thus indeed dominates. (e) Consider and . Since these functions are polynomials of the same degree, we know