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

20문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 3.2절 · 36번우리말 풀이

다음 문제에서 계산기로 f(x)f(x) 의 그래프를 그리세요. 도함수 f′(x)f'(x) 를 구한 뒤 계산기로 f′(x)f'(x) 의 그래프도 그리세요.

[계산기 사용] f(x)=x3+1f(x)=x^3+1

영어 원문 보기

For the following exercises, use a calculator to graph f(x).f(x). Determine the function f′(x),{f}^{'}(x), then use a calculator to graph f′(x).{f}^{'}(x).

[T] f(x)=x3+1f(x)={x}^{3}+1

풀이 보기

xnx^n 의 도함수는 nxn−1nx^{n-1} 이고, 상수의 도함수는 0이에요.

  1. 1

    도함수를 구해요. x3x^3 은 3x23x^2 으로 미분되고, 상수 11 은 미분하면 00 이에요. 따라서 f′(x)=3x2+0=3x2f'(x)=3x^2+0=3x^2

  2. 2

    ff 의 그래프를 생각해요. y=x3+1y=x^3+1 은 y=x3y=x^3 의 그래프를 위로 1만큼 평행이동한 곡선이에요. 위로 옮겨도 기울기는 변하지 않으므로 f′f' 가 x3x^3 의 도함수와 같은 것과 맞아요.

  3. 3

    f′f' 의 그래프를 생각해요. y=3x2y=3x^2 은 꼭짓점이 원점인 아래로 볼록한 포물선이에요. y=x2y=x^2 보다 3배 가파르게 올라가요. 또 f′(0)=0f'(0)=0 이어서 ff 는 x=0x=0 에서 접선이 수평이고(그림에서 평평하게 눌린 부분), f′≥0f'\ge 0 이므로 ff 는 늘 증가해요. 주어진 그림에서도 점선(포물선)이 f′f' 이고 실선이 ff 예요.

답

f′(x)=3x2f'(x)=3x^2 (그래프: 원점을 꼭짓점으로 하는 아래로 볼록한 포물선)

자주 하는 실수

상수항 11 이 미분 후에도 남는다고 착각하는 실수가 있어요. 상수의 도함수는 0이에요.

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=3x2{f}^{'}(x)=3{x}^{2}

The function f(x) starts is the graph of the cubic function shifted up by 1. The function f’(x) is the graph of a parabola that is slightly steeper than the normal squared function.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 12번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석기본
2.OpenStax 1권 · 3.3절 · 16번우리말 풀이

주어진 점에서 함수의 그래프에 접하는 접선 T(x)T(x) 의 방정식을 구하세요. 그래프 계산기로 함수와 접선을 그려 보세요.

[계산기 사용] y=2x−3x2y=\frac{2}{x}-\frac{3}{{x}^{2}}, 점 (1,−1)(1,-1)

영어 원문 보기

For the following exercises, find an equation of the tangent line T(x)T(x) to the graph of the given function at the indicated point. Use a graphing calculator to graph the function and the tangent line.

[T] y=2x−3x2y=\frac{2}{x}-\frac{3}{{x}^{2}} at (1,−1)(1,-1)

풀이 보기

접선은 (점의 좌표)와 (그 점의 미분계수 = 기울기) 두 가지만 있으면 정해져요.

  1. 1

    분수식을 음의 거듭제곱으로 바꾸면 미분이 쉬워요.

    y=2x−1−3x−2y=2x^{-1}-3x^{-2}

  2. 2

    (xn)′=nxn−1(x^n)'=nx^{n-1} 로 미분해요.

    y′=−2x−2+6x−3=−2x2+6x3y'=-2x^{-2}+6x^{-3}=-\frac{2}{x^2}+\frac{6}{x^3}

  3. 3

    x=1x=1 에서의 기울기는 y′(1)=−2+6=4y'(1)=-2+6=4 예요.

  4. 4

    점 (1,−1)(1,-1) 을 지나고 기울기가 44 인 직선이에요.

    T(x)=4(x−1)−1=4x−5T(x)=4(x-1)-1=4x-5

    그래프에서도 곡선이 (1,−1)(1,-1) 에서 직선 T(x)T(x) 에 닿고, 이 직선이 yy 절편 −5-5 를 지나는 것을 확인할 수 있어요.

답

T(x)=4x−5T(x)=4x-5

자주 하는 실수

기울기를 구할 때 함숫값 y(1)=−1y(1)=-1 을 기울기로 착각해요. 기울기는 도함수의 값이에요.

원본 교재 풀이(영어)

The graph y is a two crescents with the crescent in the third quadrant sloping gently from (−3, −1) to (−1, −5) and the other crescent sloping more sharply from (0.8, −5) to (3, 0.2). The straight line T(x) is drawn through (0, −5) with slope 4.

T(x)=4x−5T(x)=4x-5

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.3절 · 32번
# 접선의 방정식그래프·표 해석기본
3.CLP-1 · 2.1절 · 1번우리말 번역

아래에 y=f(x)y=f(x) 의 그래프가 나와 있습니다. 그래프 위의 점 QQ 를 yy축의 왼쪽에서 선택하면, PP 와 QQ 를 지나는 할선의 기울기는 양수입니까, 음수입니까? 그래프 위의 점 QQ 를 yy축의 오른쪽에서 선택하면, PP 와 QQ 를 지나는 할선의 기울기는 양수입니까, 음수입니까?

그림

영어 원문 보기

Shown below is the graph y=f(x)y=f(x). If we choose a point QQ on the graph to the left of the yy-axis, is the slope of the secant line through PP and QQ positive or negative? If we choose a point QQ on the graph to the right of the yy-axis, is the slope of the secant line through PP and QQ positive or negative?

figure

정답·풀이 보기

QQ 가 yy축의 왼쪽에 있으면 QQ 와 PP 를 지나는 직선은 증가하므로 할선의 기울기는 양수이다. QQ 가 yy축의 오른쪽에 있으면 QQ 와 PP 를 지나는 직선은 감소하므로 할선의 기울기는 음수이다.

원본 교재 풀이(영어)

If QQ is to the left of the yy axis, the line through QQ and PP is increasing, so the secant line has positive slope. If QQ is to the right of the yy axis, the line through QQ and PP is decreasing, so the secant line has negative slope.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.1절 · 6번
# 접선의 방정식그래프·표 해석기본자동 분류
4.CLP-1 · 2.1절 · 3번우리말 번역

아래 함수들을 x=−2x=-2 에서 x=2x=2 까지의 할선의 기울기가 모두 같은 것끼리 묶으세요.

그림

그림

그림

그림

그림

그림

영어 원문 보기

Group the functions below into collections whose secant lines from x=−2x=-2 to x=2x=2 all have the same slopes.

figure

figure

figure

figure

figure

figure

정답·풀이 보기

모든 경우에서 할선의 기울기는 f(2)−f(−2)2−(−2)=f(2)−f(−2)4\dfrac{f(2)-f(-2)}{2-(-2)} = \dfrac{f(2)-f(-2)}{4} 이다. 따라서 두 직선의 기울기가 같다면 그 차 f(2)−f(−2)f(2)-f(-2) 의 값도 같다.

(a), (c), (e)의 그래프는 모두 f(2)−f(−2)=1f(2)-f(-2)=1 이므로 할선의 기울기가 모두 같다. (b)와 (f)의 그래프는 모두 f(2)−f(−2)=−1f(2)-f(-2)=-1 이므로 할선의 기울기가 서로 같다. (d)의 그래프는 f(2)−f(−2)=0f(2)-f(-2)=0 이고 이 성질을 가진 그래프는 (d)뿐이므로, 다른 그래프들과 할선의 기울기가 같지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

The slope of the secant line will be f(2)−f(−2)2−(−2)=f(2)−f(−2)4\dfrac{f(2)-f(-2)}{2-(-2)} = \dfrac{f(2)-f(-2)}{4}, in every part. So, if two lines have the same slope, that means their differences f(2)−f(−2)f(2)-f(-2) will be the same.

The graphs in (a),(c), and (e) all have f(2)−f(−2)=1f(2)-f(-2)=1, so they all have the same secant line slope. The graphs in (b) and (f) both have f(2)−f(−2)=−1f(2)-f(-2)=-1, so they both have the same secant line slope. The graph in (d) has f(2)−f(−2)=0f(2)-f(-2)=0, and it is the only graph with this property, so it does not share its secant line slope with any of the other graphs.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.1절 · 1번
# 접선의 방정식그래프·표 해석기본자동 분류
5.CLP-1 · 2.2절 · 1번우리말 번역

함수 f(x)f(x)가 그림과 같이 주어져 있습니다. 아래 보기 중 도함수 dfdx\displaystyle \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x}를 설명하는 것을 모두 고르세요.

(a) 상수 (b) 증가 (c) 감소

(d) 항상 양수 (e) 항상 음수

그림

영어 원문 보기

The function f(x)f(x) is shown. Select all options below that describe its derivative, dfdx\displaystyle \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x}:

(a) constant (b) increasing (c) decreasing

(d) always positive (e) always negative

figure

정답·풀이 보기

주어진 함수는 직선이므로 기울기가 상수이다–(a). 함수가 항상 증가하므로 f′f'은 항상 양수이고, 따라서 (d)도 성립한다. 참고: 함수 자체가 때때로 음수인 것은 상관없다. 함수가 항상 증가하므로 기울기는 항상 양수이다. 또한 기울기가 상수이므로 f′f'은 증가하지도 감소하지도 않는다. 증가하는 것은 도함수가 아니라 함수이다.

원본 교재 풀이(영어)

The function shown is a line, so it has a constant slope–(a) . Since the function is always increasing, f′f' is always positive, so also (d) holds. Remark: it does not matter that the function itself is sometimes negative; the slope is always positive because the function is always increasing. Also, since the slope is constant, f′f' is neither increasing nor decreasing: it is the function that is increasing, not its derivative.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 14번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석기본자동 분류
6.CLP-1 · 2.2절 · 2번우리말 번역

함수 f(x)f(x)가 그림과 같이 주어져 있습니다. 아래 보기 중 도함수 dfdx\displaystyle \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x}를 설명하는 것을 모두 고르세요.

(a) 상수 (b) 증가 (c) 감소

(d) 항상 양수 (e) 항상 음수

그림

영어 원문 보기

The function f(x)f(x) is shown. Select all options below that describe its derivative, dfdx\displaystyle \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x}:

(a) constant (b) increasing (c) decreasing

(d) always positive (e) always negative

figure

정답·풀이 보기

함수가 항상 감소하므로 f′f'은 항상 음수이며, 이는 보기 (e)이다. 그러나 함수는 가파른 정도가 커졌다 작아졌다를 반복하므로 f′f'은 증가와 감소를 여러 번 번갈아 하며, 다른 보기는 성립하지 않는다.

참고: ff는 항상 양수이지만 (d)는 성립하지 않는다!

원본 교재 풀이(영어)

The function is always decreasing, so f′f' is always negative, option (e). However, the function alternates between being more and less steep, so f′f' alternates between increasing and decreasing several times, and no other options hold.

Remark: ff is always positive, but (d) does not hold!

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 3번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석기본자동 분류
7.CLP-1 · 2.2절 · 3번우리말 번역

함수 f(x)f(x) 의 그래프가 그림과 같다. 다음 중 도함수 dfdx\displaystyle \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x} 를 설명하는 것을 모두 고르세요:

(a) 상수 (b) 증가 (c) 감소 (d) 항상 양수 (e) 항상 음수

그림

영어 원문 보기

The function f(x)f(x) is shown. Select all options below that describe its derivative, dfdx\displaystyle \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x}:

(a) constant (b) increasing (c) decreasing (d) always positive (e) always negative

figure

정답·풀이 보기

그래프의 왼쪽 끝에서 ff 는 빠르게 감소하므로 f′f' 은 절댓값이 큰 음수이다. 그다음 x=0x=0 쪽으로 갈수록 ff 는 덜 빠르게 감소하므로 f′f' 은 절댓값이 더 작은 음수이다. 0 을 지나면 ff 는 증가하므로 f′f' 은 양수이다. 오른쪽으로 갈수록 ff 는 점점 더 빠르게 증가하므로 f′f' 은 증가하는 양수이다. 이로부터 f′f' 은 그림에 나타난 구간 전체에서 증가함을 알 수 있다. 따라서 (b)는 성립하고 (a)와 (c)는 성립하지 않는다. 또 f′f' 은 yy 축의 왼쪽에서 음수이고 오른쪽에서 양수이므로 (d)와 (e)도 성립하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

At the left end of the graph, ff is decreasing rapidly, so f′f' is a strongly negative number. Then as we move towards x=0x=0, ff decreases less rapidly, so f′f' is a less strongly negative number. As we pass 0, ff increases, so f′f' is a positive number. As we move to the right, ff increases more and more rapidly, so f′f' is an increasing positive number. This description tells us that f′f' increases for the entire range shown. So (b) holds, but not (a) or (c). Since f′f' is negative to the left of the yy axis, and positive to the right of it, also (d) and (e) do not hold.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 13번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석기본자동 분류
8.CLP-1 · 2.2절 · 5번우리말 번역

f′(x)f'(x) 가 존재하지 않는 xx 의 값을 구하세요.

그림

영어 원문 보기

For which values of xx does f′(x)f'(x) not exist?

figure

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

f′(−1)f'(-1) 은 존재하지 않는다. x=−1x=-1 의 왼쪽에서는 기울기가 상당히 큰 양수(약 +1+1 로 보인다)이고 오른쪽에서는 기울기가 −1/4-1/4 이기 때문이다. 미분계수는 극한을 포함하므로, 그 극한이 존재하려면 왼쪽에서의 극한과 오른쪽에서의 극한이 일치해야 한다. x=−1x=-1 에서 그래프가 날카로운 각을 이루는 것은 왼쪽 극한과 오른쪽 극한이 일치하지 않음을 나타내므로 미분계수는 존재하지 않는다.

f′(3)f'(3) 도 존재하지 않는다. 이를 확인하는 한 가지 방법은 이 점에서 함수가 불연속임에 주목하는 것이다. 더 직관적으로 보면, f(3)=1f(3)=1 이므로 한 끝점을 (3,1)(3,1) 로 하고 다른 끝점을 x=3x=3 의 바로 오른쪽에 잡아 할선을 그으면, 아래 그림과 같이 기울기가 절댓값이 점점 커지는 음수가 된다. xx 가 오른쪽에서 33 으로 갈 때 이 할선들의 기울기의 극한을 구하면 −∞-\infty 이다. (이것은 왼쪽에서의 기울기 −14-\frac{1}{4} 과 분명히 일치하지 않는다.)

그림

x=−3x=-3 에서는 그래프에 어떤 “변화”가 있지만 매끄러운 곡선이므로 이곳에서 미분계수는 존재한다.

원본 교재 풀이(영어)

f′(−1)f'(-1) does not exist, because to the left of x=−1x=-1 the slope is a pretty big positive number (looks like around +1+1) and to the right the slope is −1/4-1/4. Since the derivative involves a limit, that limit needs to match the limit from the left and the limit from the right. The sharp angle made by the graph at x=−1x=-1 indicates that the left and right limits do not match, so the derivative does not exist.

f′(3)f'(3) also does not exist. One way to see this is to notice that the function is discontinuous here. More viscerally, note that f(3)=1f(3)=1, so as we take secant lines with one endpoint (3,1)(3,1), and the other endpoint just to the right of x=3x=3, we get slopes that are more and more strongly negative, as shown in the picture below. If we take the limit of the slopes of these secant lines as xx goes to 33 from the right, we get −∞-\infty. (This certainly doesn't match the slope from the left, which is −14-\frac{1}{4}.)

figure

At x=−3x=-3, there is some kind of “change" in the graph; however, it is a smooth curve, so the derivative exists here.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 11번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석기본자동 분류
9.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

그림

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.

figure

figure

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 2번
# 롤의 정리와 평균값 정리그래프·표 해석기본자동 분류
10.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
11.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
12.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
13.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

figure

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
14.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
15.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
16.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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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
17.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
18.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
19.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
20.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