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

186문제 · 10 / 10쪽

181.Active Calculus · 1.7절 · 8번우리말 번역

다음 각 항목에 대해, 주어진 조건을 만족하는 함수의 예를 하나씩 드세요. 각 항목은 식이나 그래프와 함께 그 이유를 제시하면 충분합니다. 그러한 예가 불가능하면 그 이유를 설명하세요.

(a) a=2a = 2 에서 연속이지만 a=2a = 2 에서 미분가능하지 않은 함수 ff. (b) a=3a = 3 에서 미분가능하지만 a=3a=3 에서 극한이 존재하지 않는 함수 gg. (c) a=−2a = -2 에서 극한이 존재하고 a=−2a = -2 에서 정의되지만, a=−2a = -2 에서 연속이 아닌 함수 hh. (d) 다음을 모두 만족하는 함수 pp.

  • p(−1)=3p(-1) = 3 이고 lim⁡x→−1p(x)=2\lim_{x \to -1} p(x) = 2
  • p(0)=1p(0) = 1 이고 p′(0)=0p'(0) = 0
  • lim⁡x→1p(x)=p(1)\lim_{x \to 1} p(x) = p(1) 이고 p′(1)p'(1) 은 존재하지 않는다
영어 원문 보기

For each of the following prompts, give an example of a function that satisfies the stated criteria. A formula or a graph, with reasoning, is sufficient for each. If no such example is possible, explain why.

(a) A function ff that is continuous at a=2a = 2 but not differentiable at a=2a = 2. (b) A function gg that is differentiable at a=3a = 3 but does not have a limit at a=3a=3. (c) A function hh that has a limit at a=−2a = -2, is defined at a=−2a = -2, but is not continuous at a=−2a = -2. (d) A function pp that satisfies all of the following:

  • p(−1)=3p(-1) = 3 and lim⁡x→−1p(x)=2\lim_{x \to -1} p(x) = 2
  • p(0)=1p(0) = 1 and p′(0)=0p'(0) = 0
  • lim⁡x→1p(x)=p(1)\lim_{x \to 1} p(x) = p(1) and p′(1)p'(1) does not exist
정답·풀이 보기

(a) 함수 f(x)=∣x−2∣f(x) = |x-2| 는 f(2)=0=lim⁡x→2f(x)f(2) = 0 = \lim_{x \to 2} f(x) 이므로 a=2a = 2 에서 연속이지만, a=2a = 2 에서 ff 의 그래프가 꺾인 점이므로 a=2a = 2 에서 미분가능하지 않다. (b) 불가능하다. 한 점에서 미분가능한 함수는 반드시 그 점에서 극한이 존재한다. (c) x≠−2x \ne -2 인 모든 xx 에 대해 f(x)=1f(x) = 1 이고 f(−2)=4f(-2) = 4 로 정의된 함수를 ff 라 하자. 이 함수는 x→−2x \to -2 일 때 극한이 11 이지만, f(−2)=4≠1f(-2) = 4 \ne 1 이므로 a=−2a = -2 에서 연속이 아니다. (d) 원하는 성질을 갖는 함수 pp 의 한 예가 다음 그림에 나타나 있다. 가능한 함수 p는 다음과 같이 구간별로 정의된다. x가 1보다 작거나 1보다 클 때 함수는 상수이며 p(x) = 1이고, x가 -1보다 크고 1 이하일 때 p(x) = x 2 + 1이며, p(-1) = 3이다. 그래프에는

원본 교재 풀이(영어)

(a) The function f(x)=∣x−2∣f(x) = |x-2| is continuous at a=2a = 2, because f(2)=0=lim⁡x→2f(x)f(2) = 0 = \lim_{x \to 2} f(x), but not differentiable at a=2a = 2 because ff has a corner point at a=2a = 2. (b) This is impossible. Any function that is differentiable at a point must have a limit at the point. (c) Let ff be the function defined to be f(x)=1f(x) = 1 for every value of x≠−2x \ne -2, and such that f(−2)=4f(-2) = 4. This function has a limit of 11 as x→−2x \to -2, but since f(−2)=4≠1f(-2) = 4 \ne 1, the function is not continus at a=−2a = -2. (d) A possible function pp that has the desired properties is shown in the following figure. The possible function p is defined piecewise in the following way: for x lt 1 and x gt 1, the function is constant with p(x) = 1; for -1 lt x le 1, p(x) = x 2 + 1; and p(-1) = 3. On the graph, there's

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.1절 · 41번
# 미분가능성과 연속성그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
182.Active Calculus · 3.3절 · 10번우리말 번역

gg 가 미분가능한 함수이고 g′(2)=0g'(2) = 0 이라 하자. 또한 1<x<21 < x< 2 와 2<x<32 < x < 3 에서 g′(x)g'(x) 가 양수임이 알려져 있다고 하자.

(a) x=2x = 2 에서 gg 는 극댓값, 극솟값을 갖는지, 아니면 둘 다 갖지 않는지 답하세요. 그 이유는 무엇인가요? (b) 1<x<31 < x < 3 인 모든 xx 에 대해 g′′(x)g''(x) 가 존재한다고 하자. 그래프를 이용하여 추론하여, 22 에 가까운 xx 의 값에서 g′′(x)g''(x) 의 변화 양상을 설명하세요. (c) x=2x = 2 가 gg 의 임계수라는 점 외에, gg 의 그래프의 모양 측면에서 x=2x = 2 라는 값이 갖는 특별한 점은 무엇인가요?

영어 원문 보기

Suppose that gg is a differentiable function and g′(2)=0g'(2) = 0. In addition, suppose that on 1<x<21 < x< 2 and 2<x<32 < x < 3 it is known that g′(x)g'(x) is positive.

(a) Does gg have a local maximum, local minimum, or neither at x=2x = 2? Why? (b) Suppose that g′′(x)g''(x) exists for every xx such that 1<x<31 < x < 3. Reasoning graphically, describe the behavior of g′′(x)g''(x) for xx-values near 22. (c) Besides being a critical number of gg, what is special about the value x=2x = 2 in terms of the behavior of the graph of gg?

정답·풀이 보기

(a) f′f' 가 x=2x = 2 에서 부호가 바뀌지 않으므로 gg 는 x=2x = 2 에서 극댓값도 극솟값도 갖지 않는다. (b) g′(2)=0g'(2) = 0 이고 1<x<21 < x < 2 와 2<x<32 < x < 3 에서 g′g' 가 양수이므로, 1<x<21 < x < 2 에서 g′g' 는 감소하고 2<x<32 < x < 3 에서 g′g' 는 증가해야 한다. g′g' 가 x=2x = 2 에서 감소에서 증가로 바뀌므로 g′g' 는 x=2x = 2 에서 극솟값을 갖고, 따라서 g′′(2)=0g''(2) = 0 이다. 또한 g′′(x)g''(x) 는 x=2x = 2 에서 음수에서 양수로 부호가 바뀌어야 한다. 즉, 1<x<21 < x < 2 에서 g′′g'' 는 음수이고 2<x<32 < x < 3 에서 g′′g'' 는 양수이다. (c) gg 는 x=2x = 2 에서 수평인 접선을 갖고, x=2x = 2 이전에는 증가하며 x=2x = 2 이후에는 감소하고, x=2x = 2 이전에는 위로 볼록이며 x=2x = 2 이후에는 아래로 볼록이므로, gg 는 x=2x = 2 에서 변곡점을 갖는다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) gg has neither a local maximum nor local minimum at x=2x = 2 because f′f' does not change sign at x=2x = 2. (b) Because g′(2)=0g'(2) = 0 and g′g' is positive for 1<x<21 < x < 2 and for 2<x<32 < x < 3, it must be that g′g' is decreasing for 1<x<21 < x < 2 and g′g' is increasing for 2<x<32 < x < 3. Since g′g' changes from decreasing to increasing at x=2x = 2, it follows that g′g' has a local minimum at x=2x = 2 and thus g′′(2)=0g''(2) = 0. In addition, g′′(x)g''(x) must change sign from negative to positive at x=2x = 2. In particular, g′′g'' is negative for 1<x<21 < x < 2 and positive for 2<x<32 < x < 3. (c) gg has a horizontal tangent line at x=2x = 2, is increasing before x=2x = 2 and decreasing after x=2x = 2, and concave down before x=2x = 2 and concave up after x=2x = 2, and thus gg has a point of inflection at x=2x = 2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.3절 · 12번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
183.Active Calculus · 3.3절 · 13번우리말 번역

함수 pp 의 이계도함수가 p′′(x)=(x+1)(x−2)e−xp''(x) = (x+1)(x-2)e^{-x} 이라고 하자.

(a) pp 의 이계도함수 부호표를 만들고, pp 의 모든 변곡점을 구하세요. (b) x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2} 가 pp 의 임계점임을 추가로 안다고 하자. x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2} 에서 pp 는 극솟값, 극댓값, 또는 둘 다 아닌 값 중 어느 것을 가지는지 판단하세요. 그 이유는 무엇인지 설명하세요. (c) 점 (2,12e2)(2, \frac{12}{e^2}) 이 y=p(x)y = p(x) 의 그래프 위에 있고 p′(2)=−5e2p'(2) = -\frac{5}{e^2} 일 때, x=2x = 2 인 점에서 y=p(x)y = p(x) 의 접선의 방정식을 구하세요. 이 값에서 접선은 곡선의 위쪽에 있는지, 아래쪽에 있는지, 아니면 어느 쪽도 아닌지 판단하세요. 그 이유는 무엇인지 설명하세요.

영어 원문 보기

Let pp be a function whose second derivative is p′′(x)=(x+1)(x−2)e−xp''(x) = (x+1)(x-2)e^{-x}.

(a) Construct a second derivative sign chart for pp and determine all inflection points of pp. (b) Suppose you also know that x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2} is a critical number of pp. Does pp have a local minimum, local maximum, or neither at x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2}? Why? (c) If the point (2,12e2)(2, \frac{12}{e^2}) lies on the graph of y=p(x)y = p(x) and p′(2)=−5e2p'(2) = -\frac{5}{e^2}, find the equation of the tangent line to y=p(x)y = p(x) at the point where x=2x = 2. Does the tangent line lie above the curve, below the curve, or neither at this value? Why?

정답·풀이 보기

(a) p′′(x)=0p''(x)=0 이 되는 것은 x=−1x=-1 과 x=2x=2 일 때이다. pp 의 이계도함수 부호표를 보면 −1<x<2-1 < x < 2 일 때 p′′(x)p''(x) 는 음수이고, xx 의 그 밖의 모든 값에서는 양수이다. p′′p'' 의 부호가 x=−1x = -1 과 x=2x = 2 에서 바뀌므로 pp 는 x=−1x = -1 과 x=2x = 2 에서 변곡점을 가진다. 특히 pp 는 −1<x<2-1 < x < 2 에서 위로 볼록이고, xx 의 그 밖의 모든 값에서는 아래로 볼록이다. (b) p′′(5−12)p''\left(\frac{\sqrt{5}-1}{2} \right) 를 계산하면 p′′(5−12)≈−1.205p''\left(\frac{\sqrt{5}-1}{2} \right) \approx -1.205 이므로, pp 는 x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2} 에서 위로 볼록이다. 이 점에서 pp 의 접선이 수평이므로, 이계도함수 판정법에 의해 pp 는 x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2} 에서 극댓값을 가진다. (c) p(2)=12e2p(2) = \frac{12}{e^2} 이고 p′(2)=−5e2p'(2) = -\frac{5}{e^2} 이므로, x=2x = 2 에서 pp 의 접선의 방정식은 y=−5e2(x−2)+12e2y = -\frac{5}{e^2}(x-2) + \frac{12}{e^2} 이다. x=2x = 2 에서 접선이 y=p(x)y=p(x) 의 그래프의 위쪽에 있는지 아래쪽에 있는지 판단하기 위해 pp 의 오목·볼록을 살펴본다. p′′(2)=0p''(2) = 0 이고 pp 는 x=2x = 2 의 왼쪽에서 위로 볼록, 오른쪽에서 아래로 볼록임을 상기하자. 따라서 접선은 x=2x = 2 에서 y=p(x)y = p(x) 의 그래프 아래쪽에만 있거나 위쪽에만 있지 않으며, x=2x = 2 의 오른쪽에서는 y=p(x)y = p(x) 의 아래쪽에, x=2x = 2 의 왼쪽에서는 y=p(x)y = p(x) 의 위쪽에 있다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Note that p′′(x)=0p''(x)=0 at x=−1x=-1 and x=2x=2. The second derivative sign chart for pp shows that p′′(x)p''(x) is negative for −1<x<2-1 < x < 2 and positive for all other values of xx. Since p′′p'' changes sign at x=−1x = -1 and x=2x = 2, pp has points of inflection at x=−1x = -1 and x=2x = 2. In particular, pp is concave down for −1<x<2-1 < x < 2 and concave up for all other values of xx. (b) If we compute p′′(5−12)p''\left(\frac{\sqrt{5}-1}{2} \right), we find that p′′(5−12)≈−1.205p''\left(\frac{\sqrt{5}-1}{2} \right) \approx -1.205, which means that pp is concave down at x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2}. Since pp has a horizontal tangent line at this point, it follows that pp has a local maximum at x=5−12x = \frac{\sqrt{5}-1}{2} by the second derivative test. (c) Since p(2)=12e2p(2) = \frac{12}{e^2} and p′(2)=−5e2p'(2) = -\frac{5}{e^2}, the equation of the tangent line to pp at x=2x = 2 is given by y=−5e2(x−2)+12e2y = -\frac{5}{e^2}(x-2) + \frac{12}{e^2}. To determine whether the tangent line lies above or below the graph of y=p(x)y=p(x) at x=2x = 2, we consider the concavity of pp. Recall we know that p′′(2)=0p''(2) = 0 and that pp is concave down to the left of x=2x = 2 and concave up to the right. Thus, the tangent line lies neither solely below nor solely above the graph of y=p(x)y = p(x) at x=2x = 2; it lies below y=p(x)y = p(x) to the right of x=2x = 2 and above y=p(x)y = p(x) to the left of x=2x = 2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 50번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
184.Active Calculus · 3.4절 · 6번우리말 번역

p(x)=x3−ax2p(x) = x^3-ax^2 (a>0a > 0)으로 주어진 한 매개변수 함수족을 생각하세요.

(a) 각 함수가 3차 다항식이며 x=0x = 0 에서 중복된 영점을, x=ax = a 에서 또 다른 영점을 갖는다는 사실을 이용하여, 이 함수족의 대표적인 한 함수의 그래프를 그리세요. (b) pp 의 모든 임계점을 구하세요. (c) p′′p'' 을 구하고 p′′(x)=0p''(x) = 0 인 모든 값을 구하세요. 이를 바탕으로 pp 의 이계도함수 부호표를 만드세요. (d) aa 가 변함에 따라 pp 의 임계점과 변곡점의 위치가 어떻게 변하는지 설명하세요. 즉, aa 의 값이 커지면 임계점과 변곡점은 어떻게 되는지 설명하세요.

영어 원문 보기

Consider the one-parameter family of functions given by p(x)=x3−ax2p(x) = x^3-ax^2, where a>0a > 0.

(a) Sketch a plot of a typical member of the family, using the fact that each is a cubic polynomial with a repeated zero at x=0x = 0 and another zero at x=ax = a. (b) Find all critical numbers of pp. (c) Compute p′′p'' and find all values for which p′′(x)=0p''(x) = 0. Hence construct a second derivative sign chart for pp. (d) Describe how the location of the critical numbers and the inflection point of pp change as aa changes. That is, if the value of aa is increased, what happens to the critical numbers and inflection point?

정답·풀이 보기

(a) p(x)=x3−ax2=x2(x−a)p(x) = x^3 - ax^2 = x^2(x-a) 로 쓰면 x=0x=0 과 x=ax=a 에서 p(x)=0p(x) = 0 임을 알 수 있다. 또 모든 xx 에 대해 x2≥0x^2 \ge 0 이므로, x<ax < a 일 때마다 p(x)≤0p(x) \le 0 이고 모든 x>ax > a 에 대해 p(x)>0p(x) > 0 임을 알 수 있다. 이러한 함수의 대표적인 예를 아래에 그렸다. x = 0 에서 중근을 갖고 x = a &gt; 0 에서 단근을 갖는 3차 다항식이다. 이 그래프는 이 문제의 다른 부분에서 언급한 나머지 성질을 모두 반영한다. (b) pp 의 임계점을 구하기 위해 먼저 p′(x)p'(x) 를 구한다. aa 를 상수로 보면 p′(x)=3x2−2ax=x(3x−2a)p'(x) = 3x^2 - 2ax = x(3x - 2a) 이다. 따라서 p′(x)=0p'(x) = 0 으로 놓으면 x(3x−2a)=0x(3x-2a) = 0 이므로 x=0x = 0 과 x=2a3x = \frac{2a}{3} 가 pp 의 임계점이다. (c) p′′(x)=6x−2ap''(x) = 6x - 2a 이므로 p′′(x)=0p''(x) = 0 에서 x=a3x = \frac{a}{3} 이다. p′′(x)p''(x) 는 기울기가 양인 일차함수이므로 x=a3x = \frac{a}{3} 에서 p′′(x)p''(x) 의 부호가 음에서 양으로 바뀐다. 따라서 pp 는 x<a3x < \frac{a}{3} 에서 위로 볼록, x>a3x > \frac{a}{3} 에서 아래로 볼록이며, x=a3x = \frac{a}{3} 는 pp 의 유일한 변곡점이다. (d) x=0x = 0 은 항상 pp 의 임계점이다. 그러나 x=2a3x = \frac{2a}{3} 에 있는 다른 임계점과 x=a3x = \frac{a}{3} 에 있는 변곡점은 모두 aa 에 직접 의존함이 분명하다. aa 의 값을 키우면 이 임계점과 변곡점의 위치가 모두 aa 와 함께 오른쪽으로 이동한다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Writing p(x)=x3−ax2=x2(x−a)p(x) = x^3 - ax^2 = x^2(x-a), we see that p(x)=0p(x) = 0 at x=0x=0 and x=ax=a. Further, since x2≥0x^2 \ge 0 for all xx, we note that p(x)≤0p(x) \le 0 whenever x<ax < a and p(x)>0p(x) > 0 for all x>ax > a. A typical such function is plotted below. A cubic polynomial with a repeated root at x = 0 and a single root at x = a gt 0. The graph reflects all of the other properties noted in the other parts of this exercise. (b) To find the critical numbers of pp, we first compute p′(x)p'(x). Treating aa as constant, we have p′(x)=3x2−2ax=x(3x−2a)p'(x) = 3x^2 - 2ax = x(3x - 2a). Thus, setting p′(x)=0p'(x) = 0, we find that x(3x−2a)=0x(3x-2a) = 0 and thus x=0x = 0 and x=2a3x = \frac{2a}{3} are the critical numbers of pp. (c) Observe that p′′(x)=6x−2ap''(x) = 6x - 2a and thus p′′(x)=0p''(x) = 0 implies that x=a3x = \frac{a}{3}. Since p′′(x)p''(x) is linear with positive slope, we see that p′′(x)p''(x) changes sign from negative to positive at x=a3x = \frac{a}{3}, and thus pp is concave down for x<a3x < \frac{a}{3} and concave up for x>a3x > \frac{a}{3} and x=a3x = \frac{a}{3} is the only inflection point of pp. (d) There is always a critical number of pp at x=0x = 0. But the other critical number at x=2a3x = \frac{2a}{3} and the inflection point at x=a3x = \frac{a}{3} both obviously depend directly on aa: as we increase the value of aa, both the location of the critical number and the inflection point move to the right along with aa.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.4절 · 7번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
185.Active Calculus · 3.4절 · 7번우리말 번역

q(x)=e−xx−cq(x) = \frac{e^{-x}}{x-c} 를 c>0c > 0 인 매개변수 하나를 가진 함수족이라고 하자.

(a) qq 가 x=cx = c 에서 수직 점근선을 갖는 이유를 설명하세요. (b) lim⁡x→∞q(x)\lim_{x \to \infty} q(x) 와 lim⁡x→−∞q(x)\lim_{x \to -\infty} q(x) 를 구하세요. (c) q′(x)q'(x) 를 구하고, qq 의 모든 임계수를 구하세요. (d) qq 의 일계도함수 부호표를 만들고, 각 임계수가 함수 qq 의 극솟값, 극댓값, 또는 둘 다 아닌 것 중 어느 것으로 이어지는지 판단하세요. (e) 이 함수족의 대표적인 함수 하나의 그래프를 중요한 성질을 분명히 표시하여 그리세요.

영어 원문 보기

Let q(x)=e−xx−cq(x) = \frac{e^{-x}}{x-c} be a one-parameter family of functions where c>0c > 0.

(a) Explain why qq has a vertical asymptote at x=cx = c. (b) Determine lim⁡x→∞q(x)\lim_{x \to \infty} q(x) and lim⁡x→−∞q(x)\lim_{x \to -\infty} q(x). (c) Compute q′(x)q'(x) and find all critical numbers of qq. (d) Construct a first derivative sign chart for qq and determine whether each critical number leads to a local minimum, local maximum, or neither for the function qq. (e) Sketch a typical member of this family of functions with important behaviors clearly labeled.

정답·풀이 보기

(a) x=cx=c 에서 분자의 값은 e−c≠0e^{-c} \ne 0 이고, 분모의 값은 x=cx=c 에서 00 이다. 따라서 lim⁡x→c+e−xx−c=∞\lim_{x \to c^+} \frac{e^{-x}}{x-c} = \infty 이고 lim⁡x→c−e−xx−c=−∞\lim_{x \to c^-} \frac{e^{-x}}{x-c} = -\infty 이다. 그러므로 직선 x=cx=c 는 qq 의 수직 점근선이다. (b) q(x)q(x) 를 q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} 로 쓸 수 있으므로, x→∞x \to \infty 일 때 분모가 한없이 커짐을 알 수 있다. 따라서 lim⁡x→∞e−xx−c=0\lim_{x \to \infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = 0 이다. 그러므로 직선 y=0y=0 은 qq 의 수평 점근선이다. x→−∞x \to -\infty 일 때 e−xe^{-x} 는 한없이 커지고 (x−c)(x-c) 는 한없이 작아진다. 따라서 x→−inftyx \to -infty 일 때 qq 는 부정형이다. 로피탈의 법칙을 적용하면 다음을 얻는다. lim⁡x→−∞e−xx−c=lim⁡x→−∞−e−x1=−∞ .\lim_{x \to -\infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = \lim_{x \to -\infty} \frac{-e^{-x}}{1} = -\infty\,. (c) q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} 를 이용하여 몫의 미분법과 곱의 미분법을 쓰고 식을 정리하면 다음과 같다. q′(x)=−(x−c)ex+ex(x−c)2(ex)2=−x−c+1(x−c)2ex .q'(x) = -\frac{(x-c)e^x + e^x}{(x-c)^2\left(e^x\right)^2} = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x}\,. 함수 qq 의 임계점은 정의역 안에서 q′(x)=0q'(x) = 0 이거나 q′(x)q'(x) 가 존재하지 않는 곳에 있다. q′(x)q'(x) 는 x=cx=c 에서 정의되지 않지만, cc 는 mq의 정의역에 속하지 않는다. 따라서 qq 의 임계점은 q′(x)=0q'(x)=0 일 때만 생긴다. 분수 q′(x)q'(x) 가 00 이 되는 경우는 분자가 00 일 때뿐이다. x−c+1=0x-c+1=0 이 되는 것은 x=c−1x=c-1 일 때이므로, qq 의 임계수는 x=c−1x=c-1 하나뿐이다. (d) 지수함수 exe^x 와 이차식 (x−c)2(x-c)^2 의 값은 x≠cx \neq c 일 때 양수이므로, q′(x)=−x−c+1(x−c)2exq'(x) = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x} 의 부호는 전적으로 x−(c−1)x-(c-1) 의 부호에 달려 있다. x<c−1x < c-1 일 때 q′(x)>0q'(x) > 0 이고 x>c−1x > c-1 일 때 q′(x)<0q'(x) < 0 이다. 따라서 qq 는 (−∞,c−1)(-\infty, c-1) 에서 증가하고 (c−1,c)(c-1,c) 에서 감소하므로, q(c−1)q(c-1) 은 극댓값이다. (b)에서 보인 것처럼 qq 의 값은 얼마든지 크게 만들 수 있으므로, 이 값은 극댓값이다. (e) q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} 로 주어진 함수족의 대표적인 함수는 x=cx = c 에서 수직 점근선을 갖고, cc 의 왼쪽으로 1만큼 떨어진 x=c−1x = c-1 에서 극댓값을 갖는 임계수가 있음을 보였다. 대표적인 그래프는 아래와 같다. qq 가 (d)에서 구한 대로 증가하고 감소하는 모습에 주목하자. x = c &gt; 0 에서 수직 점근선을 갖는 함수의 그래프이다. x &gt; c 일 때 함수는 감소하고 위로 볼록하며 수평 점근선 y = 0 에 가까워진다. x &lt; c 일 때 함수는 항상

원본 교재 풀이(영어)

(a) The value of the numerator at x=cx=c is e−c≠0e^{-c} \ne 0, while the value of the denominator is 00 at x=cx=c. Thus, lim⁡x→c+e−xx−c=∞\lim_{x \to c^+} \frac{e^{-x}}{x-c} = \infty and lim⁡x→c−e−xx−c=−∞\lim_{x \to c^-} \frac{e^{-x}}{x-c} = -\infty. This makes the line x=cx=c a vertical asymptote for qq. (b) We can write q(x)q(x) as q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} and thus see the denominator increases without bound as x→∞x \to \infty. Therefore, lim⁡x→∞e−xx−c=0\lim_{x \to \infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = 0. This makes the line y=0y=0 a horizontal asymptote for qq. As x→−∞x \to -\infty, e−xe^{-x} increases without bound, while (x−c)(x-c) decreases without bound. Thus, qq has an indeterminate form as x→−inftyx \to -infty. Applying L'Hopital's Rule gives us lim⁡x→−∞e−xx−c=lim⁡x→−∞−e−x1=−∞ .\lim_{x \to -\infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = \lim_{x \to -\infty} \frac{-e^{-x}}{1} = -\infty\,. (c) Using q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x}, the quotient and product rules along with algebraic simplification show that q′(x)=−(x−c)ex+ex(x−c)2(ex)2=−x−c+1(x−c)2ex .q'(x) = -\frac{(x-c)e^x + e^x}{(x-c)^2\left(e^x\right)^2} = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x}\,. The function qq has critical points in its domain where q′(x)=0q'(x) = 0 or q′(x)q'(x) doesn't exist. Note that q′(x)q'(x) is undefined at x=cx=c, but cc is not in the domain of mq. Thus, the only critical points of qq occur when q′(x)=0q'(x)=0. The only way the fraction q′(x)q'(x) can be 00 is if the numerator is 00. Since x−c+1=0x-c+1=0 when x=c−1x=c-1, the only critical number for qq is x=c−1x=c-1. (d) The values of the exponential function exe^x and the quadratic (x−c)2(x-c)^2 are positive for x≠cx \neq c, so the sign of q′(x)=−x−c+1(x−c)2exq'(x) = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x} depends entirely on the sign of x−(c−1)x-(c-1). When x<c−1x < c-1 we see that q′(x)>0q'(x) > 0 and when x>c−1x > c-1 we have q′(x)<0q'(x) < 0. Thus, qq is increasing on (−∞,c−1)(-\infty, c-1) and is decreasing on (c−1,c)(c-1,c), so it follows that q(c−1)q(c-1) is a relative maximum value. This value is a local maximum, since the value of qq can be made as large as we like as shown in part (b). (e) We've shown that a typical member of the family of functions given by q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} has a vertical asymptote at x=cx = c and a critical number at which a local maximum occurs one unit to the left of cc at x=c−1x = c-1. A typical such graph is shown below. Note how qq is increasing and decreasing according to our earlier work in (d). The graph of a function with a vertical asymptote at x = c gt 0. For x gt c, the function is decreasing and concave down and approaches a horizontal asymptote of y = 0. For x lt c, the function is alw

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.5절 · 1번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
186.Active Calculus · 3.4절 · 8번우리말 번역

E(x)=e−(x−m)22s2E(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} 이라 하세요. 여기서 mm 은 임의의 실수이고 ss 는 양의 실수입니다.

(a) E′(x)E'(x) 를 구하고, 이를 이용하여 EE 의 모든 임계수를 구하세요. (b) EE 에 대한 1계 도함수의 부호표를 만들고, 함수의 각 임계수가 극솟값, 극댓값, 또는 둘 다 아닌 것 중 어느 것인지 분류하세요. (c) E′′(x)E''(x) 는 다음 식으로 주어짐을 보일 수 있습니다. E′′(x)=e−(x−m)22s2((x−m)2−s2s4) .E''(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right)\,. E′′(x)=0E''(x) = 0 인 xx 의 값을 모두 구하세요. (d) lim⁡x→∞E(x)\lim_{x \to \infty} E(x) 와 lim⁡x→−∞E(x)\lim_{x \to -\infty} E(x) 를 구하세요. (e) y=E(x)y = E(x) 의 그래프 위의 중요한 점들이 mm 과 ss 에 어떻게 의존하는지 분명하게 보이도록, 일반적인 함수 EE 의 그래프를 이름을 붙여 그리세요.

영어 원문 보기

Let E(x)=e−(x−m)22s2E(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}}, where mm is any real number and ss is a positive real number.

(a) Compute E′(x)E'(x) and hence find all critical numbers of EE. (b) Construct a first derivative sign chart for EE and classify each critical number of the function as a local minimum, local maximum, or neither. (c) It can be shown that E′′(x)E''(x) is given by the formula E′′(x)=e−(x−m)22s2((x−m)2−s2s4) .E''(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right)\,. Find all values of xx for which E′′(x)=0E''(x) = 0. (d) Determine lim⁡x→∞E(x)\lim_{x \to \infty} E(x) and lim⁡x→−∞E(x)\lim_{x \to -\infty} E(x). (e) Construct a labeled graph of a typical function EE that clearly shows how important points on the graph of y=E(x)y = E(x) depend on mm and ss.

정답·풀이 보기

(a) mm 과 ss 를 상수로 보고 연쇄 법칙을 적용하면, E′(x)=e−(x−m)22s2⋅ddx[−(x−m)22s2]=e−(x−m)22s2⋅[−2(x−m)2s2]E'(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \frac{d}{dx}\left[ -\frac{(x-m)^2}{2s^2} \right] = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] E′(x)E'(x) 는 모든 xx 의 값에서 정의되므로, 임계수는 E′(x)=0E'(x) = 0 인 곳에서만 나타난다. ee 의 거듭제곱은 결코 0이 되지 않으므로, E′(x)=0E'(x) = 0 이 되는 방법은 [−2(x−m)2s2]=0\left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] = 0 인 경우뿐이고, 이로부터 x=mx = m 이다. 따라서 x=mx = m 이 EE 의 유일한 임계수이다. (b) (a)에서 보았듯이 x=mx = m 이 EE 의 유일한 임계수이다. 게다가 ee 의 거듭제곱은 항상 양수이므로, E′(x)E'(x) 의 부호는 전적으로 식 −2(x−m)2s2=−12(x−m)-\frac{2(x-m)}{2s^2} = -\frac{1}{2}(x-m) 에 의해 정해진다. xx 의 이 일차함수는 기울기가 음수이므로 x<mx < m 에서 양수이고 x>mx > m 에서 음수이며, 따라서 E′(x)E'(x) 는 x<mx < m 에서 양수이고 x>mx > m 에서 음수이다. 그러므로 x<mx < m 에서 EE 는 증가하고 x>mx > m 에서 EE 는 감소하며, x=mx = m 에서 극댓값을 가진다. (c) 주어진 E′′(x)E''(x) 의 식과, ee 의 거듭제곱은 양수라는 사실로부터, E′′(x)=0E''(x) = 0 이 되는 방법은 ((x−m)2−s2s4)=0 \left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right) = 0\, 인 경우뿐이고, 이로부터 (x−m)2=s2(x-m)^2 = s^2 이므로 x−m=±sx-m = \pm s, 즉 x=m±sx = m \pm s 이다. 이 두 값이 E′′(x)=0E''(x) = 0 이 되는 xx 의 값이다. (d) x→±∞x \to \pm \infty 일 때, 이차함수 −(x−m)22s2-\frac{(x-m)^2}{2s^2} 은 한없이 감소한다. 이 이차함수의 그래프는 위로 볼록한 포물선이므로 그렇다. 따라서 E(x)E(x) 의 식에서 ee 의 지수는 한없이 감소하고, ee 를 절댓값이 점점 더 큰 음수만큼 거듭제곱하면 그 결과가 0에 가까워지므로 E(x)E(x) 는 00 에 가까워진다. 그러므로 lim⁡x→∞E(x)=lim⁡x→−∞E(x)=0\lim_{x \to \infty} E(x) = \lim_{x \to -\infty} E(x) = 0 이다. (e) EE 는 x=mx = m 에서 하나의 임계수를 가지고, x=m±sx = m \pm s 에서 변곡점이 될 수 있는 두 점을 가지며, x→±∞x \to \pm \infty 일 때 E(x)→0E(x) \to 0 임을 보였다. 이 모든 성질이 다음 그림에 나타나 있다. 종 모양 곡선의 그래프로, 최댓값 (m,E(m))이 제1사분면에 있다. 변곡점도 표시되어 있다: (m pm s,E(m pm s)). 그래프의 나머지 모든 부분은 앞에서 언급한 성질들을 나타낸다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Treating mm and ss as constants, by the chain rule, E′(x)=e−(x−m)22s2⋅ddx[−(x−m)22s2]=e−(x−m)22s2⋅[−2(x−m)2s2]E'(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \frac{d}{dx}\left[ -\frac{(x-m)^2}{2s^2} \right] = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] Note that E′(x)E'(x) is defined for every value of xx, thus the only critical numbers occur where E′(x)=0E'(x) = 0. Since ee raised to any power is never zero, the only way that E′(x)=0E'(x) = 0 is for [−2(x−m)2s2]=0\left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] = 0, which implies that x=mx = m. Thus, x=mx = m is the only critical number of EE. (b) As we noted in (a), x=mx = m is the only critical number of EE. More over, since ee to any power is always positive, the sign of E′(x)E'(x) depends entirely on the expression −2(x−m)2s2=−12(x−m)-\frac{2(x-m)}{2s^2} = -\frac{1}{2}(x-m). This linear function of xx has negative slope, and thus is positive for x<mx < m and negative for x>mx > m, and thus E′(x)E'(x) is positive for x<mx < m and negative for x>mx > m. Therefore, EE is increasing for x<mx < m and decreasing for x>mx > m, with a local maximum at x=mx = m. (c) From the given formula for E′′(x)E''(x) and our knowledge that ee to any power is positive, the only way E′′(x)=0E''(x) = 0 is for ((x−m)2−s2s4)=0 ,\left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right) = 0\,, which implies that (x−m)2=s2(x-m)^2 = s^2, and therefore x−m=±sx-m = \pm s, or x=m±sx = m \pm s. These are the two values for which E′′(x)=0E''(x) = 0. (d) As x→±∞x \to \pm \infty, we know that the quadratic function −(x−m)22s2-\frac{(x-m)^2}{2s^2} must decrease without bound because the quadratic function opens down. Thus, the power to which we are raising ee in the formula for E(x)E(x) is decreasing without bound, which means that E(x)E(x) must approach 00 since raising ee to more and more negative numbers drives the result to 00. Thus, lim⁡x→∞E(x)=lim⁡x→−∞E(x)=0\lim_{x \to \infty} E(x) = \lim_{x \to -\infty} E(x) = 0. (e) We've shown that EE has a single critical number at x=mx = m and two potential points of inflection at x=m±sx = m \pm s, as well as that E(x)→0E(x) \to 0 as x→±∞x \to \pm \infty. All of these properties are reflected in the following figure. The graph of a bell curve with global maximum (m,E(m)) in the first quadrant. The points of inflection are also labeled: (m pm s,E(m pm s)). All other aspects of the graph depict the properties noted

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.5절 · 4번
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