유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

39문제 · 2 / 2쪽

21.CLP-1 · 2.13절 · 1번우리말 번역

어떤 순록의 최고 속력이 시속 70 km이고, 1년 동안 5000 km를 이동한다고 합시다. 이 순록이 이동하는 동안 걸은 시간에 대해 무엇을 알 수 있나요?

영어 원문 보기

Suppose a particular caribou has a top speed of 70 kph, and in one year it migrates 5000 km. What do you know about the amount of time the caribou spent travelling during its migration?

정답·풀이 보기

순록의 최고 속력을 알고 있으므로, 이를 이용하여 순록이 이동하는 데 쓴 시간의 가능한 최솟값을 구할 수 있다. 순록이 시속 70 km로 이동하면 5000킬로미터를 이동하는 데 (5000km)(1hr70km)≈71.4hrs(5000 \mathrm{km})\left(\dfrac{1 \mathrm{hr}}{70 \mathrm{km}}\right) \approx 71.4 \mathrm{hrs} 가 걸린다. 순록이 내내 전속력으로 달리지는 않았을 것이므로 아마 그보다 더 오래 걸렸겠지만, 순록이 이동하는 데 적어도 약 71.4시간을 썼다는 것만은 확실하게 말할 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

We know the top speed of the caribou, so we can use this to give the minimum possible number of hours the caribou spent travelling during its migration. If the caribou travels at 70kph, it will take (5000km)(1hr70km)≈71.4hrs(5000 \mathrm{km})\left(\dfrac{1 \mathrm{hr}}{70 \mathrm{km}}\right) \approx 71.4 \mathrm{hrs} to travel 5000 kilometres. Probably the caribou wasn't sprinting the whole time, so probably it took it longer than that, but we can only say for sure that the caribou spent at least about 71.4 hours migrating.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.4절 · 8번
# 롤의 정리와 평균값 정리활용기본자동 분류
22.CLP-1 · 2.13절 · 2번우리말 번역

이동하는 캐나다두루미 한 마리가 하루 동안 240 킬로미터를 날았다고 하자. 평균값 정리는 그날 이 두루미의 속력에 대해 무엇을 말해 주나요?

영어 원문 보기

Suppose a migrating sandhill crane flew 240 kilometres in one day. What does the mean value theorem tell you about its speed during that day?

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 가 시간 xx (단위: 시간)에서의 두루미의 위치라 하면, (x=0x=0 을 그날의 시작으로 두면) f(24)−f(0)=240f(24)-f(0)=240 임을 알 수 있다. f(x)f(x) 는 새의 위치이므로 f(x)f(x) 는 연속이고 미분가능하다. 따라서 평균값 정리에 의해 (0,24)(0,24) 에 속하는 어떤 cc 가 존재하여 f′(x)=f(24)−f(0)24−0=24024=10f'(x)=\dfrac{f(24)-f(0)}{24-0}=\dfrac{240}{24}=10 이다. 즉, 그날 어느 한 시점 cc 에서 두루미의 속력은 정확히 시속 10 킬로미터였다.

원본 교재 풀이(영어)

If f(x)f(x) is the position of the crane at time xx, measured in hours, then (if we let x=0x=0 be the beginning of the day) we know that f(24)−f(0)=240f(24)-f(0)=240. Since f(x)f(x) is the position of the bird, f(x)f(x) is continuous and differentiable. So, the MVT says there is a cc in (0,24)(0,24) such that f′(x)=f(24)−f(0)24−0=24024=10f'(x)=\dfrac{f(24)-f(0)}{24-0}=\dfrac{240}{24}=10. That is, at some point cc during the day, the speed of the crane was exactly 10 kph.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 1번
# 롤의 정리와 평균값 정리활용기본자동 분류
23.CLP-1 · 2.13절 · 4번우리말 번역

다음 성질을 만족하는 함수 f(x)f(x) 를 하나 제시하세요.

  • f(x)f(x) 는 열린구간 0<x<100<x<10 에서 미분가능하다.
  • f(0)=0f(0)=0, f(10)=10f(10)=10

그러나 모든 c∈(0,10)c \in (0,10) 에 대해 f′(c)=0f'(c)=0 이다.

영어 원문 보기

Give a function f(x)f(x) with the properties that:

  • f(x)f(x) is differentiable on the open interval 0<x<100<x<10
  • f(0)=0f(0)=0, f(10)=10f(10)=10

but for all c∈(0,10)c \in (0,10), f′(c)=0f'(c)=0.

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 가 모든 x∈(0,10)x \in (0,10) 에서 미분가능하므로 f(x)f(x) 는 모든 x∈(0,10)x \in (0,10) 에서 연속이기도 하다. 만약 f(x)f(x) 가 닫힌구간 [0,10][0,10] 에서 연속이라면 평균값 정리에 의해 어떤 c∈(0,10)c \in (0,10) 에 대해 f′(x)=f(10)−f(0)10−0=1f'(x)=\dfrac{f(10)-f(0)}{10-0}=1 이 보장된다. 그러나 이 경우는 그렇지 않다. 따라서 f(x)f(x) 는 모든 x∈(0,10)x \in (0,10) 에서는 연속이지만, 모든 x∈[0,10]x \in [0,10] 에서는 연속이 아니어야 한다.

c∈(0,10)c \in (0,10) 에서 f′(c)=0f'(c)=0 이므로 ff 는 그 구간에서 상수함수이다. 따라서 f(x)f(x) 는 다음과 같은 함수이다.

그림

여기서 상수함수의 높이는 어떤 값이어도 된다.

따라서 가능한 답 중 하나는 f(x)={0x≠1010x=10f(x) = \left\{\begin{array}{lr} 0&x \neq 10\\ 10&x=10 \end{array}\right. 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Since f(x)f(x) is differentiable for all x∈(0,10)x \in (0,10), then f(x)f(x) is also continuous for all x∈(0,10)x \in (0,10). If f(x)f(x) were continuous on the closed interval [0,10][0,10], then the MVT would guarantee f′(x)=f(10)−f(0)10−0=1f'(x)=\dfrac{f(10)-f(0)}{10-0}=1 for some c∈(0,10)c \in (0,10); however, this is not the case. So, it must be that f(x)f(x) is continuous for all x∈(0,10)x \in (0,10), but not for all x∈[0,10]x \in [0,10].

Since f′(c)=0f'(c)=0 for c∈(0,10)c \in (0,10), that means ff is constant on that interval. So, f(x)f(x) is a function like this:

figure

where the height of the constant function can be anything.

So, one possible answer is f(x)={0x≠1010x=10f(x) = \left\{\begin{array}{lr} 0&x \neq 10\\ 10&x=10 \end{array}\right..

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 5번
# 롤의 정리와 평균값 정리계산기본자동 분류
24.CLP-1 · 2.13절 · 5번우리말 번역

아래 각 부분에 대해, 모든 실수에서 연속이고 미분가능하며 f(1)=f(2)=0f(1)=f(2)=0 이고 제시된 성질을 갖는 함수 f(x)f(x) (각 부분마다 서로 다른 함수)의 그래프를 그리세요. 그런 함수가 존재하지 않는다면 그 이유를 설명하세요.

(a) f′(c)=0f'(c)=0 인 점 c∈(1,2)c \in (1,2) 가 없다 (b) f′(c)=0f'(c)=0 인 점 c∈(1,2)c \in (1,2) 가 정확히 하나 있다 (c) f′(c)=0f'(c)=0 인 점 c∈(1,2)c \in (1,2) 가 정확히 다섯 개 있다 (d) f′(c)=0f'(c)=0 인 점 c∈(1,2)c \in (1,2) 가 무수히 많이 있다

영어 원문 보기

For each of the parts below, sketch a function f(x)f(x) (different in each part) that is continuous and differentiable over all real numbers, with f(1)=f(2)=0f(1)=f(2)=0, and with the listed property, or explain why no such function exists.

(a) f′(c)=0f'(c)=0 for no point c∈(1,2)c \in (1,2) (b) f′(c)=0f'(c)=0 for exactly one point c∈(1,2)c \in (1,2) (c) f′(c)=0f'(c)=0 for exactly five points c∈(1,2)c \in (1,2) (d) f′(c)=0f'(c)=0 for infinitely many points c∈(1,2)c \in (1,2)

정답·풀이 보기

(a) 그런 함수는 존재할 수 없다. 롤의 정리에 의해 적어도 한 점 c∈(1,2)c \in (1,2) 에서 f′(c)=0f'(c)=0 이 보장된다.

나머지 함수들의 예는 아래와 같으나, 가능한 답은 많다.

그림

그림

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원본 교재 풀이(영어)

(a) No such function is possible: Rolle's Theorem guarantees f′(c)=0f'(c)=0 for at least one point c∈(1,2)c \in (1,2).

For the other functions, examples are below, but many answers are possible.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 2번
# 롤의 정리와 평균값 정리그래프·표 해석기본자동 분류
25.CLP-1 · 2.13절 · 6번우리말 번역

함수 f(x)=∣x∣f(x)=\sqrt{|x|} 가 기울기 113\frac{1}{13} 인 접선을 갖는 점이 존재함을 보이려고 한다. 다음 풀이에서 잘못된 부분을 모두 찾고, 올바른 증명을 쓰세요.

함수 f(x)f(x) 는 모든 실수에서 연속이고 미분가능하므로 평균값 정리를 적용할 수 있다. f(−4)=2f(-4)=2 이고 f(9)=3f(9)=3 이므로, 평균값 정리에 의해 다음을 만족하는 c∈(−4,9)c \in (-4,9) 가 존재한다. f′(x)=3−29−(−4)=113f'(x) = \dfrac{3-2}{9-(-4)}=\dfrac{1}{13}.

영어 원문 보기

Suppose you want to show that a point exists where the function f(x)=∣x∣f(x)=\sqrt{|x|} has a tangent line with slope 113\frac{1}{13}. Find the mistake(s) in the following work, and give a correct proof.

The function f(x)f(x) is continuous and differentiable over all real numbers, so the mean value theorem applies. f(−4)=2f(-4)=2 and f(9)=3f(9)=3, so by the mean value theorem, there exists some c∈(−4,9)c \in (-4,9) such that f′(x)=3−29−(−4)=113f'(x) = \dfrac{3-2}{9-(-4)}=\dfrac{1}{13}.

정답·풀이 보기

함수 f(x)f(x) 는 모든 실수에서 연속이지만, x≠0x \neq 0 일 때만 미분가능하다. 따라서 평균값 정리를 적용하려면 구간이 양수만으로 또는 음수만으로 이루어져야 한다. 구간 (−4,13)(-4,13) 은 적절하지 않다.

평균값 정리를 이용해서 원하는 것을 증명할 수 있다. a=1a=1, b=144b=144 이면 구간 (1,144)(1,144) 에 0이 포함되지 않으므로 f(x)f(x) 는 이 구간에서 미분가능하고, f(x)f(x) 는 모든 곳에서 연속이다. 따라서 평균값 정리에 의해 f′(x)=∣144∣−∣1∣144−1=11143=113f'(x)=\dfrac{\sqrt{|144|}-\sqrt{|1|}}{144-1}=\dfrac{11}{143}=\dfrac{1}{13} 인 점 cc 가 존재한다.

그렇지만 그런 점이 존재함을 보이는 더 쉬운 방법은 평균값 정리를 쓰지 않고 그 점을 직접 찾는 것이다. x>0x>0 일 때 f(x)=xf(x)=\sqrt{x} 이므로 f′(x)=12xf'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt {x}} 이다. 그러면 f′(1694)=113f'\left(\dfrac{169}{4}\right)=\dfrac{1}{13} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The function f(x)f(x) is continuous over all real numbers, but it is only differentiable when x≠0x \neq 0. So, if we want to apply the MVT, our interval must consist of only positive numbers or only negative numbers: the interval (−4,13)(-4,13) is not valid.

It is possible to use the mean value theorem to prove what we want: if a=1a=1 and b=144b=144, then f(x)f(x) is differentiable over the interval (1,144)(1,144) (since 0 is not contained in that interval), and f(x)f(x) is continuous everywhere, so by the mean value theorem there exists some point cc where f′(x)=∣144∣−∣1∣144−1=11143=113f'(x)=\dfrac{\sqrt{|144|}-\sqrt{|1|}}{144-1}=\dfrac{11}{143}=\dfrac{1}{13}.

That being said, an easier way to prove that a point exists is to simply find it–without using the MVT. When x>0x>0, f(x)=xf(x)=\sqrt{x}, so f′(x)=12xf'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt {x}}. Then f′(1694)=113f'\left(\dfrac{169}{4}\right)=\dfrac{1}{13}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 7번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술기본자동 분류
26.CLP-1 · 3.1절 · 1번우리말 번역

공을 똑바로 위로 던졌고, t=0t=0 부터 t=4t=4 까지 공의 높이가 h(t)=−4.9t2+19.6th(t)=-4.9t^2+19.6t 로 주어진다고 하자. 참인지 거짓인지 판단하세요: 시각 t=2t=2 에서 공의 가속도는 0이다.

영어 원문 보기

Suppose you throw a ball straight up in the air, and its height from t=0t=0 to t=4t=4 is given by h(t)=−4.9t2+19.6th(t)=-4.9t^2+19.6t. True or false: at time t=2t=2, the acceleration of the ball is 0.

정답·풀이 보기

거짓이다. 공의 가속도는 h′′(t)=−9.8h''(t)=-9.8 이다. 이는 공이 움직이는 내내 상수이다(중력 때문이다).

참고: t=2t=2 에서 공의 속도는 h′(2)=−9.8(2)+19.6=0h'(2)=-9.8(2)+19.6=0 이므로 0이지만, 속도가 0인 것은 한 순간뿐이다. 속도가 변하고 있으므로 가속도는 0이 아니다.

원본 교재 풀이(영어)

False. The acceleration of the ball is given by h′′(t)=−9.8h''(t)=-9.8. This is constant throughout its trajectory (and is due to gravity).

Remark: the velocity of the ball at t=2t=2 is zero, since h′(2)=−9.8(2)+19.6=0h'(2)=-9.8(2)+19.6=0, but the velocity is only zero for an instant. Since the velocity is changing, the acceleration is nonzero.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.1절 · 15번
# 속도와 가속도개념 확인기본자동 분류
27.CLP-1 · 3.1절 · 2번우리말 번역

어떤 물체가 일정한 가속도로 움직인다고 하자. 이 물체가 1 ms1~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 에서 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 로 가속하는 데 10초가 걸린다. 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 에서 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 로 가속하는 데 걸리는 시간을 구하세요. 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 에서 13 ms13~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 로 가속하는 데 걸리는 시간을 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose an object is moving with a constant acceleration. It takes ten seconds to accelerate from 1 ms1~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} to 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}. How long does it take to accelerate from 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} to 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}? How long does it take to accelerate from 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} to 13 ms13~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}?

정답·풀이 보기

가속도가 상수이므로 속도의 변화율이 상수이다. 따라서 속도가 1 m/s 증가하는 데(1 ms1~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 에서 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 로) 10초가 걸렸으므로, 속도가 1 m/s 증가하는 데에는 언제나 10초가 걸린다.

그러므로 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 에서 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 로 가속하는 데 10초가 걸린다. 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 에서 13 ms13~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} 로 가속하는 데(즉, 속도가 10 m/s 변하는 데)에는 10×10=10010\times 10=100초가 걸린다.

원본 교재 풀이(영어)

The acceleration is constant, which means the rate of change of the velocity is constant. So, since it took 10 seconds for the velocity to increase by 1 metre per second (from 1 ms1~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} to 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}), then it always takes 10 seconds for the velocity to increase by 1 metre per second.

So, it takes 10 seconds to accelerate from 2 ms2~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} to 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}. To accelerate from 3 ms3~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} to 13 ms13~\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} (that is, to change its velocity by 10 metres per second), it takes 10×10=10010\times 10=100 seconds.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.1절 · 1번
# 속도와 가속도활용기본자동 분류
28.CLP-1 · 3.5절 · 1번우리말 번역

아래 그래프에 나타난 f(x)f(x) 의 임계점과 특이점을 모두 찾으세요.

이 중 극값에 해당하는 것은 어느 것인가요?

그림

영어 원문 보기

Identify every critical point and every singular point of f(x)f(x) shown on the graph below.

Which correspond to local extrema?

figure

정답·풀이 보기

그림

x=0x=0 일 때 곡선 y=f(x)y=f(x) 의 접선이 수평인 것으로 보이므로 x=0x=0 은 임계점이다. 그러나 이 점은 극값이 아니다. 00 근처의 모든 xx 에 대해 f(0)≥f(x)f(0) \geq f(x) 인 것도 아니고, 00 근처의 모든 xx 에 대해 f(0)≤f(x)f(0) \leq f(x) 인 것도 아니기 때문이다.

xx축의 오른쪽에는 f(x)f(x) 의 도함수가 존재하지 않는 뾰족한 점이 있다. 이 뾰족한 점에 해당하는 xx 값(이를 aa 라 하자)은 특이점이며, f(x)f(x) 는 x=ax=a 에서 극댓값을 가진다.

원본 교재 풀이(영어)

figure

When x=0x=0, the curve y=f(x)y=f(x) appears to have a flat tangent line, so the x=0x=0 is a critical point. However, it is not a local extremum: it is not true that f(0)≥f(x)f(0) \geq f(x) for all xx near 0, and it is not true that f(0)≤f(x)f(0) \leq f(x) for all xx near 0.

To the right of the xx-axis, there is a spike where the derivative of f(x)f(x) does not exist. The xx-value corresponding to this spike (call it aa) is a singular point, and f(x)f(x) has a local maximum at x=ax=a.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 38번
# 극대와 극소그래프·표 해석기본자동 분류
29.CLP-1 · 3.5절 · 2번우리말 번역

아래 그래프에 나타난 f(x)f(x) 의 임계점과 특이점을 모두 찾으세요. 이 중 극값에 해당하는 것은 어느 것인가요? 나타난 구간에서 최댓값·최솟값에 해당하는 것은 어느 것인가요?

그림

영어 원문 보기

Identify every critical point and every singular point of f(x)f(x) on the graph below. Which correspond to local extrema? Which correspond to global extrema over the interval shown?

figure

정답·풀이 보기

그림

파란 점에 해당하는 xx 좌표(이를 aa 라 하자)는 x=ax=a 에서 f(x)f(x) 의 접선이 수평이므로 임계점이다. 그 근처에 더 낮은 점이 없고, 실제로 나타난 구간 전체에서도 더 낮은 점이 없으므로 f(x)f(x) 는 x=ax=a 에서 극솟값과 최솟값을 모두 가진다.

함수가 어떤 점에서 연속이 아니면 그 점에서 미분가능하지 않다. 따라서 불연속인 곳에 해당하는 xx 좌표(이를 bb 라 하자)는 특이점이다. bb 의 바로 오른쪽에서는 f(x)f(x) 의 값이 더 낮고 bb 의 바로 왼쪽에서는 더 높으므로, f(x)f(x) 는 x=bx=b 에서 극값도 (최댓값이나 최솟값도) 가지지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

figure

The xx-coordinate corresponding to the blue dot (let's call it aa) is a critical point, because the tangent line to f(x)f(x) at x=ax=a is horizontal. There is no lower point nearby, and actually no lower point on the whole interval shown, so f(x)f(x) has both a local minimum and a global minimum at x=ax=a.

If a function is not continuous at a point, then it is not differentiable at that point. So, the xx-coordinate corresponding to the discontinuity (let's call it bb) is a singular point. Values of f(x)f(x) immediately to the right of bb are lower, and values immediately to the left of bb are higher, so f(x)f(x) has no local (or global) extremum at x=bx=b.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 10번
# 극대와 극소그래프·표 해석기본자동 분류
30.CLP-1 · 3.5절 · 3번우리말 번역

f(2)f(2) 가 극댓값이지만 최댓값은 아닌 그래프 y=f(x)y=f(x) 를 그리세요.

영어 원문 보기

Draw a graph y=f(x)y=f(x) where f(2)f(2) is a local maximum, but it is not a global maximum.

정답·풀이 보기

가능한 답 중 하나가 아래에 나와 있다.

그림

아래에 나타낸 빨간 구간의 모든 xx 에 대해 f(2)≥f(x)f(2) \geq f(x) 이므로 f(2)f(2) 는 극댓값이다. 그러나 파란 점은 어떤 xx 에 대해 f(x)>f(2)f(x)>f(2) 임을 보여 주므로 f(2)f(2) 는 최댓값이 아니다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

One possible answer is shown below.

figure

For every xx in the red interval shown below, f(2)≥f(x)f(2) \geq f(x), so f(2)f(2) is a local maximum. However, the point marked with a blue dot shows that f(x)>f(2)f(x)>f(2) for some xx, so f(2)f(2) is not a global maximum.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 16번
# 극대와 극소그래프·표 해석기본자동 분류
31.CLP-1 · 3.5절 · 1번우리말 번역

다음을 만족하는 함수 f(x)f(x) 의 그래프를 그리세요.

  • f(x)f(x) 는 모든 실수에서 정의된다.
  • f(x)f(x) 는 최댓값을 갖지만 최솟값은 갖지 않는다.
영어 원문 보기

Sketch a function f(x)f(x) such that:

  • f(x)f(x) is defined over all real numbers
  • f(x)f(x) has a global max but no global min.
정답·풀이 보기

아래에 두 가지 예가 있지만, 가능한 예는 많다.

그림

그림

f(x)=−x2f(x)=-x^2 또는 f(x)=−∣x∣f(x)=-\sqrt{|x|} 이면 f(x)f(x) 는 x=0x=0 에서 최댓값을 갖는다. xx 가 0에서 멀어질수록 f(x)f(x) 는 음의 방향으로 점점 더 커지므로 f(x)f(x) 는 최솟값을 갖지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

Two examples are given below, but many are possible.

figure

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If f(x)=−x2f(x)=-x^2 or f(x)=−∣x∣f(x)=-\sqrt{|x|}, then f(x)f(x) has a global maximum at x=0x=0. Since f(x)f(x) keeps getting more and more strongly negative as xx gets farther and farther from 0, f(x)f(x) has no global minimum.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 32번
# 최댓값·최솟값과 최적화그래프·표 해석기본자동 분류
32.CLP-1 · 3.5절 · 2번우리말 번역

다음을 만족하는 함수 f(x)f(x) 의 그래프를 그리세요.

  • f(x)f(x) 는 모든 실수에서 정의된다
  • f(x)f(x) 는 항상 양수이다
  • f(x)f(x) 는 최댓값도 최솟값도 갖지 않는다.
영어 원문 보기

Sketch a function f(x)f(x) such that:

  • f(x)f(x) is defined over all real numbers
  • f(x)f(x) is always positive
  • f(x)f(x) has no global max and no global min.
정답·풀이 보기

아래에 두 가지 예가 있지만, 가능한 예는 많다.

그림

f(x)=exf(x)=e^x 이면 모든 xx 에 대해 f(x)>0f(x) > 0 이다. xx 축을 따라 왼쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 는 점점 작아져 0 에 가까워지지만 0 에 이르지는 않는다. 왼쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 가 점점 작아지므로 최솟값은 없다. 마찬가지로 오른쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 는 점점 커지므로 최댓값도 없다.

그림

f(x)=arctan⁡(x)+2f(x)=\arctan(x)+2 이면 모든 xx 에 대해 f(x)>(−π2)+2>0f(x) >\left(-\frac{\pi}{2}\right)+2>0 이다.

xx 축을 따라 왼쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 는 점점 작아져 (−π2+2)\left(-\frac{\pi}{2}+2\right) 에 가까워지지만 그 값에 이르지는 않는다. 왼쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 가 점점 작아지므로 최솟값은 없다.

마찬가지로 xx 축을 따라 오른쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 는 점점 커져 (π2+2)\left(\frac{\pi}{2}+2\right) 에 가까워지지만 그 값에 이르지는 않는다. 오른쪽으로 갈수록 f(x)f(x) 가 점점 커지므로 최댓값은 없다.

원본 교재 풀이(영어)

Two examples are given below, but many are possible.

figure

If f(x)=exf(x)=e^x, then f(x)>0f(x) > 0 for all xx. As we move left along the xx-axis, f(x)f(x) gets smaller and smaller, approaching 0 but never reaching it. Since f(x)f(x) gets smaller and smaller as we move left, there is no global minimum. Likewise, f(x)f(x) increases more and more as we move right, so there is no maximum.

figure

If f(x)=arctan⁡(x)+2f(x)=\arctan(x)+2, then f(x)>(−π2)+2>0f(x) >\left(-\frac{\pi}{2}\right)+2>0 for all xx.

As we move left along the xx-axis, f(x)f(x) gets smaller and smaller, approaching (−π2+2)\left(-\frac{\pi}{2}+2\right) but never reaching it. Since f(x)f(x) gets smaller and smaller as we move left, there is no global minimum.

Likewise, as we move right along the xx-axis, f(x)f(x) gets bigger and bigger, approaching (π2+2)\left(\frac{\pi}{2}+2\right) but never reaching it. Since f(x)f(x) gets bigger and bigger as we move right, there is no global maximum.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.5절 · 3번
# 최댓값·최솟값과 최적화그래프·표 해석기본자동 분류
33.CLP-1 · 3.5절 · 3번우리말 번역

다음을 만족하는 함수 f(x)f(x) 의 그래프를 그리세요.

  • f(x)f(x) 는 모든 실수에서 정의된다
  • f(x)f(x) 는 x=5x=5 에서 최솟값을 갖는다
  • f(x)f(x) 는 x=−5x=-5 에서도 최솟값을 갖는다.
영어 원문 보기

Sketch a function f(x)f(x) such that:

  • f(x)f(x) is defined over all real numbers
  • f(x)f(x) has a global minimum at x=5x=5
  • f(x)f(x) has a global minimum at x=−5x=-5, too.
정답·풀이 보기

f(5)f(5) 가 최솟값이므로 모든 xx 에 대해 f(5)≤f(x)f(5) \leq f(x) 이고, 특히 f(5)≤f(−5)f(5) \leq f(-5) 이다.

마찬가지로 모든 xx 에 대해 f(−5)≤f(x)f(-5) \leq f(x) 이므로, 특히 f(−5)≤f(5)f(-5) \leq f(5) 이다.

f(−5)≤f(5)f(-5) \leq f(5) 이고 f(5)≤f(−5)f(5) \leq f(-5) 이므로 f(−5)=f(5)f(-5)=f(5) 이어야 한다.

이러한 그래프의 하나를 그리면 아래와 같다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

Since f(5)f(5) is a global minimum, f(5)≤f(x)f(5) \leq f(x) for all xx, and so in particular f(5)≤f(−5)f(5) \leq f(-5).

Similarly, f(−5)≤f(x)f(-5) \leq f(x) for all xx, so in particular f(−5)≤f(5)f(-5) \leq f(5).

Since f(−5)≤f(5)f(-5) \leq f(5) AND f(5)≤f(−5)f(5) \leq f(-5), it must be true that f(−5)=f(5)f(-5)=f(5).

A sketch of one such graph is below.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.5절 · 1번
# 최댓값·최솟값과 최적화그래프·표 해석기본자동 분류
34.CLP-1 · 3.6절 · 1번우리말 번역

함수 f(x)f(x) 가 다음과 같이 주어졌다고 하자. f(x)=g(x)x2−9f(x)= \frac{g(x)}{x^2-9} 여기서 g(x)g(x) 도 함수이다. 참 또는 거짓: f(x)f(x) 는 x=−3x=-3 에서 수직 점근선을 갖는다.

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) is a function given by f(x)=g(x)x2−9f(x)= \frac{g(x)}{x^2-9} where g(x)g(x) is also a function. True or false: f(x)f(x) has a vertical asymptote at x=−3x=-3.

정답·풀이 보기

일반적으로 이것은 거짓이다. 예를 들어 함수 f(x)=x2−9x2−9f(x) = \dfrac{x^2-9}{x^2-9} 은 정의역의 모든 점에서 1 과 같으므로(그리고 x=±3x=\pm3 일 때는 정의되지 않으므로) 수직 점근선이 없다.

그러나 f(x)f(x) 가 x=−3x=-3 에서 수직 점근선을 갖는 것은 분명히 가능하다. 예를 들어 f(x)=1x2−9f(x)=\dfrac{1}{x^2-9} 은 x=−3x=-3 에서 수직 점근선을 갖는다. 더 일반적으로, g(x)g(x) 가 연속이고 g(−3)≠0g(-3)\ne 0 이면 f(x)f(x) 는 x=−3x=-3 에서 수직 점근선을 갖는다.

원본 교재 풀이(영어)

In general, this is false. For example, the function f(x)=x2−9x2−9f(x) = \dfrac{x^2-9}{x^2-9} has no vertical asymptotes, because it is equal to 1 in every point in its domain (and is undefined when x=±3x=\pm3).

However, it is certainly possible that f(x)f(x) has a vertical asymptote at x=−3x=-3. For example, f(x)=1x2−9f(x)=\dfrac{1}{x^2-9} has a vertical asymptote at x=−3x=-3. More generally, if g(x)g(x) is continuous and g(−3)≠0g(-3)\ne 0, then f(x)f(x) has a vertical asympotote at x=−3x=-3.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 4번
# 함수의 그래프 그리기개념 확인기본자동 분류
35.CLP-1 · 3.6절 · 1번우리말 번역

아래에 그래프로 주어진 각 함수에 해당하는 도함수를 목록에서 찾아 짝지으세요. (예를 들어, 목록의 어떤 함수가 A′(x)A'(x) 에 해당하는지 찾으세요.)

곡선의 변화 양상이 잘 드러나도록 yy 축의 눈금을 조정했으므로, 그래프마다 세로 눈금이 다릅니다.

l(x)=(x−2)4l(x)=(x-2)^4

m(x)=(x−2)4(x+2)m(x)=(x-2)^4(x+2)

n(x)=(x−2)2(x+2)2n(x)=(x-2)^2(x+2)^2

o(x)=(x−2)(x+2)3o(x)=(x-2)(x+2)^3

p(x)=(x+2)4p(x)=(x+2)^4

그림

그림

그림

그림

그림

영어 원문 보기

Match each function graphed below to its derivative from the list. (For example, which function on the list corresponds to A′(x)A'(x)?)

The yy-axes have been scaled to make the curve's behaviour clear, so the vertical scales differ from graph to graph.

l(x)=(x−2)4l(x)=(x-2)^4

m(x)=(x−2)4(x+2)m(x)=(x-2)^4(x+2)

n(x)=(x−2)2(x+2)2n(x)=(x-2)^2(x+2)^2

o(x)=(x−2)(x+2)3o(x)=(x-2)(x+2)^3

p(x)=(x+2)4p(x)=(x+2)^4

figure

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figure

figure

figure

정답·풀이 보기

함수 A(x)A(x) 와 B(x)B(x) 는 다른 함수들과 구별되는 공통점이 있다. 접선이 수평인 점이 한 번뿐이라는 것이다. 특히 A′(−2)≠0A'(-2) \neq 0 이고 B′(2)≠0B'(2) \neq 0 이다. 목록에서 서로 다른 두 근을 갖지 않는 함수는 l(x)l(x) 와 p(x)p(x) 뿐이다. l(−2)≠0l(-2) \neq 0 이고 p(2)≠0p(2) \neq 0 이므로 다음을 얻는다. A′(x)=l(x)B′(x)=p(x)A'(x)=l(x) \qquad B'(x)=p(x)

함수 C(x)C(x) 는 감소하는 구간이 없다. x=±2x = \pm 2 일 때 접선이 수평이지만 곡선은 결코 감소하지 않으므로, 모든 xx 에 대해 C′(x)≥0C'(x) \geq 0 이고 C′(2)=C′(−2)=0C'(2)=C'(-2)=0 이다. 이에 맞는 함수는 n(x)=(x−2)2(x+2)2n(x)=(x-2)^2(x+2)^2 뿐이다. 일차식 인수들의 거듭제곱이 짝수이므로 이 함수는 음수가 되지 않으며, 근은 정확히 x=±2x=\pm 2 이다. C′(x)=n(x)C'(x)=n(x)

함수 D(x)D(x) 와 E(x)E(x) 는 x=0x=0 근처에서의 변화 양상을 살펴본다. D(x)D(x) 는 x=0x=0 근처에서 감소하므로 D′(0)<0D'(0)<0 이고, 이는 o(0)<0o(0)<0 과 일치한다. 반면 E(x)E(x) 는 00 근처에서 증가하므로 E′(0)>0E'(0)>0 이고, 이는 m(0)>0m(0)>0 과 일치한다. D′(x)=o(x)E′(x)=m(x)D'(x)=o(x)\qquad E'(x)=m(x)

원본 교재 풀이(영어)

Functions A(x)A(x) and B(x)B(x) share something in common that sets them apart from the others: they have a horizontal tangent line only once. In particular, A′(−2)≠0A'(-2) \neq 0 and B′(2)≠0B'(2) \neq 0. The only listed functions that do not have two distinct roots are l(x)l(x) and p(x)p(x). Since l(−2)≠0l(-2) \neq 0 and p(2)≠0p(2) \neq 0, we conclude A′(x)=l(x)B′(x)=p(x)A'(x)=l(x) \qquad B'(x)=p(x)

Function C(x)C(x) is never decreasing. Its tangent line is horizontal when x=±2x = \pm 2, but the curve never decreases, so C′(x)≥0C'(x) \geq 0 for all xx and C′(2)=C′(−2)=0C'(2)=C'(-2)=0. The only function that matches this is n(x)=(x−2)2(x+2)2n(x)=(x-2)^2(x+2)^2. Since its linear terms have even powers, it is never negative, and its roots are precisely x=±2x=\pm 2. C′(x)=n(x)C'(x)=n(x)

For the functions D(x)D(x) and E(x)E(x) we consider their behaviour near x=0x=0. D(x)D(x) is decreasing near x=0x=0, so D′(0)<0D'(0)<0, which matches with o(0)<0o(0)<0. Contrastingly, E(x)E(x) is increasing near zero, so E′(0)>0E'(0)>0, which matches with m(0)>0m(0)>0. D′(x)=o(x)E′(x)=m(x)D'(x)=o(x)\qquad E'(x)=m(x)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 3번
# 함수의 증가와 감소그래프·표 해석기본자동 분류
36.CLP-1 · 3.6절 · 1번우리말 번역

아래 그래프로 나타낸 함수는 어떤 대칭성(우함수, 기함수, 주기성)을 가지는지 구하세요.

그림

영어 원문 보기

What symmetries (even, odd, periodic) does the function graphed below have?

figure

정답·풀이 보기

이 함수는 yy축에 대해 대칭이므로 우함수이다.

원본 교재 풀이(영어)

This function is symmetric across the yy-axis, so it is even.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 6번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류
37.CLP-1 · 3.6절 · 2번우리말 번역

아래 그래프로 나타낸 함수는 어떤 대칭성(우함수, 기함수, 주기성)을 가지는지 구하세요.

그림

영어 원문 보기

What symmetries (even, odd, periodic) does the function graphed below have?

figure

정답·풀이 보기

이 함수는 yy축에 대해 대칭이 아니므로 우함수가 아니다.

그래프가 보인 대로 계속된다고 가정하면, 아래에 나타낸 단위가 반복되므로 이 함수는 주기함수이다.

그림

또한 f(x)f(x) 는 기함수이다. 기함수 대칭을 가지는 함수에서는 곡선의 오른쪽 부분(yy축의 오른쪽 부분)을 yy축과 xx축에 대해 모두 대칭이동하면 곡선의 왼쪽 부분과 겹친다.

그림

그림

그림

그래프의 오른쪽 부분을 yy축에 대해 대칭이동한 다음 xx축에 대해 대칭이동하면 f(x)f(x) 가 되므로, f(x)f(x) 는 기함수라고 결론짓는다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is not even, because it is not mirrored across the yy-axis.

Assuming it continues as shown, the function is periodic, because the unit shown below is repeated:

figure

Additionally, f(x)f(x) is odd. In a function with odd symmetry, if we mirror the right-hand portion of the curve (the portion to the right of the yy-axis) across both the yy-axis and the xx-axis, it lines up with the left-hand portion of the curve.

figure

figure

figure

Since reflecting the right-hand portion of the graph across the yy-axis, then the xx-axis, gives us f(x)f(x), we conclude f(x)f(x) is odd.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 1번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류
38.CLP-1 · 3.6절 · 3번우리말 번역

f(x)f(x) 가 모든 실수에서 정의된 우함수라고 하자. 아래는 x>0x>0 일 때의 곡선 y=f(x)y=f(x) 이다. 곡선을 완성하여 그리세요.

그림

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) is an even function defined for all real numbers. Below is the curve y=f(x)y=f(x) when x>0x>0. Complete the sketch of the curve.

figure

정답·풀이 보기

함수가 우함수이므로, 보인 부분을 yy축에 대해 대칭이동하기만 하면 그래프가 완성된다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

Since the function is even, we simply reflect the portion shown across the yy-axis to complete the sketch.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 2번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류
39.CLP-1 · 3.6절 · 4번우리말 번역

f(x)f(x) 가 모든 실수에서 정의된 기함수라고 하자. 아래는 x>0x>0 일 때의 곡선 y=f(x)y=f(x) 이다. 곡선의 그래프를 완성하세요.

그림

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) is an odd function defined for all real numbers. Below is the curve y=f(x)y=f(x) when x>0x>0. Complete the sketch of the curve.

figure

정답·풀이 보기

함수가 기함수이므로, 그래프를 완성하려면 주어진 부분을 yy축에 대하여 대칭이동한 다음(점선으로 표시), 다시 xx축에 대하여 대칭이동한다(빨간색으로 표시).

그림

원본 교재 풀이(영어)

Since the function is odd, to complete the sketch, we reflect the portion shown across the yy-axis (shown dashed), then the xx-axis (shown in red).

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.5절 · 6번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류