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

59문제 · 2 / 3쪽

21.OpenStax 1권 · 4.4절 · 25번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

구간 [−32,0]\left[-\frac{3}{2},0\right] 에서 y=ln⁡(2x+3)y=\ln (2x+3)

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=ln⁡(2x+3)y=\ln (2x+3) over [−32,0]\left[-\frac{3}{2},0\right]

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 6번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
22.OpenStax 1권 · 4.4절 · 26번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

구간 [0,2][0,2] 에서 함수 f(x)=tan⁡(2πx)f(x)=\tan (2\pi x)

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

f(x)=tan⁡(2πx)f(x)=\tan (2\pi x) over [0,2][0,2]

정답·풀이 보기

함수가 x=14,34,54,74x=\frac{1}{4},\frac{3}{4},\frac{5}{4},\frac{7}{4} 에서 불연속이므로 평균값 정리를 적용할 수 없다.

원본 교재 풀이(영어)

The Mean Value Theorem does not apply since the function is discontinuous at x=14,34,54,74.x=\frac{1}{4},\frac{3}{4},\frac{5}{4},\frac{7}{4}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.4절 · 28번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
23.OpenStax 1권 · 4.4절 · 27번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

구간 [−3,3][-3,3] 에서 y=9−x2y=\sqrt{9-{x}^{2}}

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=9−x2y=\sqrt{9-{x}^{2}} over [−3,3][-3,3]

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 4번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
24.OpenStax 1권 · 4.4절 · 28번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

구간 [0,3][0,3] 에서 y=1∣x+1∣y=\frac{1}{|x+1|}

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=1∣x+1∣y=\frac{1}{|x+1|} over [0,3][0,3]

답 쓰고 채점
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# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
25.OpenStax 1권 · 4.4절 · 29번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 각 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

구간 [0,6][0,6] 에서 y=x3+2x+1y={x}^{3}+2x+1

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=x3+2x+1y={x}^{3}+2x+1 over [0,6][0,6]

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 2번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
26.OpenStax 1권 · 4.4절 · 31번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

y=xsin⁡(πx)+1y=\frac{x}{\sin (\pi x)+1} ([0,1][0,1] 에서)

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=xsin⁡(πx)+1y=\frac{x}{\sin (\pi x)+1} over [0,1][0,1]

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.4절 · 40번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
27.OpenStax 1권 · 4.4절 · 32번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

y=ln⁡(x+1)y=\ln (x+1) ([0,e−1][0,e-1] 에서)

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=ln⁡(x+1)y=\ln (x+1) over [0,e−1][0,e-1]

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
28.OpenStax 1권 · 4.4절 · 33번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

y=xsin⁡(πx)y=x\sin (\pi x) ([0,2][0,2] 에서)

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=xsin⁡(πx)y=x\sin (\pi x) over [0,2][0,2]

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 10번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
29.OpenStax 1권 · 4.4절 · 34번우리말 번역

다음 연습문제에서, 주어진 구간 [a,b][a,b] 에서 다음 함수에 평균값 정리를 적용할 수 있는지 판단하세요. 답의 근거를 설명하세요.

y=5+∣x∣y=5+|x| ([−1,1][-1,1] 에서)

영어 원문 보기

For the following exercises, determine whether the Mean Value Theorem applies for the functions over the given interval [a,b].[a,b]. Justify your answer.

y=5+∣x∣y=5+|x| over [−1,1][-1,1]

정답·풀이 보기

평균값 정리를 적용할 수 없다. x=0x=0 에서 미분가능하지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

The Mean Value Theorem does not apply; not differentiable at x=0.x=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 16번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
30.OpenStax 1권 · 4.4절 · 35번우리말 번역

방정식 y=x3+4x+16y={x}^{3}+4x+16 이 실근을 정확히 하나만 가짐을 보이세요. 그 실근은 무엇인지 구하세요.

영어 원문 보기

Show that the equation y=x3+4x+16y={x}^{3}+4x+16 has exactly one real root. What is it?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.4절 · 28번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
31.OpenStax 1권 · 4.4절 · 44번우리말 번역

두 자동차가 한 신호등에서 다음 신호등까지 같은 시각에 출발하여 같은 시각에 도착한다. 두 자동차가 같은 속력으로 달리는 순간이 있는가? 증명하거나 반증하세요.

영어 원문 보기

Two cars drive from one stoplight to the next, leaving at the same time and arriving at the same time. Is there ever a time when they are going the same speed? Prove or disprove.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
32.OpenStax 1권 · 4.4절 · 45번우리말 번역

y=sec⁡2xy={\sec }^{2}x 와 y=tan⁡2xy={\tan }^{2}x 의 도함수가 서로 같음을 보이세요. y=sec⁡2x−tan⁡2x?y={\sec }^{2}x-{\tan }^{2}x? 에 대해 어떤 사실을 말할 수 있는지 설명하세요.

영어 원문 보기

Show that y=sec⁡2xy={\sec }^{2}x and y=tan⁡2xy={\tan }^{2}x have the same derivative. What can you say about y=sec⁡2x−tan⁡2x?y={\sec }^{2}x-{\tan }^{2}x?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 4번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
33.OpenStax 1권 · 4.4절 · 46번우리말 번역

y=csc⁡2xy={\csc }^{2}x 와 y=cot⁡2xy={\cot }^{2}x 의 도함수가 서로 같음을 보이세요. y=csc⁡2x−cot⁡2x?y={\csc }^{2}x-{\cot }^{2}x? 에 대해 어떤 사실을 말할 수 있는지 설명하세요.

영어 원문 보기

Show that y=csc⁡2xy={\csc }^{2}x and y=cot⁡2xy={\cot }^{2}x have the same derivative. What can you say about y=csc⁡2x−cot⁡2x?y={\csc }^{2}x-{\cot }^{2}x?

정답·풀이 보기

시각 tt 에서 자동차 1이 신호등 1로부터 떨어진 거리를 s1(t){s}_{1}(t) 라 하자. 시각 tt 에서 자동차 2가 신호등 1로부터 떨어진 거리를 s2(t){s}_{2}(t) 라 하자. 그러면 s1(0)=0=s2(0){s}_{1}(0)=0={s}_{2}(0) 이다. 두 자동차가 신호등 2에 도착하는 시각을 t=mt=m 이라 하자. 그러면 s1(m)=d=s2(m){s}_{1}(m)=d={s}_{2}(m) 이다. 여기서 dd 는 두 신호등 사이의 거리이다.

새로운 함수를 f(t)=s1(t)−s2(t)f(t)={s}_{1}(t)-{s}_{2}(t) 로 정의하자. 그러면 f(0)=0=f(m)f(0)=0=f(m) 이다. 평균값 정리에 의해 0<c<m0<c<m 인 시각 cc 가 존재하여

f′(c)=f(m)−f(0)m−0=0m=0.{f}^{'}(c)=\frac{f(m)-f(0)}{m-0}=\frac{0}{m}=0.

시각 c에서

f′(c)=0{f}^{'}(c)=0

s1′(c)−s2′(c)=0{s}_{1}^{'}(c)-{s}_{2}^{'}(c)=0

s1′(c)=s2′(c){s}_{1}^{'}(c)={s}_{2}^{'}(c)

따라서 시각 c에서 자동차 1과 자동차 2는 같은 속력으로 달리고 있다.

원본 교재 풀이(영어)

Let s1(t){s}_{1}(t) represent the distance of Car 1 from Stoplight 1 at time tt. Let s2(t){s}_{2}(t) represent the distance of Car 2 from Stoplight 1 at time tt. Then s1(0)=0=s2(0){s}_{1}(0)=0={s}_{2}(0). Let t=mt=m represent the time that the cars arrive at Stoplight 2. Then s1(m)=d=s2(m){s}_{1}(m)=d={s}_{2}(m) where dd is the distance between the stoplights.

Define a new function f(t)=s1(t)−s2(t)f(t)={s}_{1}(t)-{s}_{2}(t). Then f(0)=0=f(m)f(0)=0=f(m). By the Mean Value Theorem, there is a time 0<c<m0<c<m such that

f′(c)=f(m)−f(0)m−0=0m=0.{f}^{'}(c)=\frac{f(m)-f(0)}{m-0}=\frac{0}{m}=0.

At time c,

f′(c)=0{f}^{'}(c)=0

s1′(c)−s2′(c)=0{s}_{1}^{'}(c)-{s}_{2}^{'}(c)=0

s1′(c)=s2′(c){s}_{1}^{'}(c)={s}_{2}^{'}(c)

So, at time c, Car 1 and Car 2 are traveling at the same speed.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.4절 · 44번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
34.OpenStax 1권 · 4.7절 · 5번우리말 번역

비행기에 여행 가방을 들고 타려면, 상자의 길이 +width++\text{width}+ 높이가 62 in62\,\text{in}. 이하여야 한다. 가방의 밑면이 정사각형이라고 가정할 때, 부피가 V=h(31−(12)h)2V=h{\left(31-\left(\frac{1}{2}\right)h\right)}^{2}. 임을 보이세요. 어떤 높이일 때 부피가 가장 큰지 구하세요.

영어 원문 보기

To carry a suitcase on an airplane, the length +width++\text{width}+ height of the box must be less than or equal to 62 in.62\,\text{in}. Assuming the base of the suitcase is square, show that the volume is V=h(31−(12)h)2.V=h{\left(31-\left(\frac{1}{2}\right)h\right)}^{2}. What height allows you to have the largest volume?

답 쓰고 채점
인치(in)
정답·풀이 보기

h=623h=\frac{62}{3} in.

원본 교재 풀이(영어)

h=623h=\frac{62}{3} in.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.6절 · 10번
# 최댓값·최솟값과 최적화증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
35.APEX · 3.5절 · 31번우리말 번역

x2+y2=1x^2+y^2=1 이 주어졌을 때, 음함수 미분을 이용하여 dydx\frac{dy}{dx} 와 d2ydx2\frac{d^2y}{dx^2} 을 구하세요. 이 결과를 이용하여 단위원의 그래프 개형이 타당함을 설명하세요.

영어 원문 보기

Given x2+y2=1x^2+y^2=1, use implicit differentiation to find dydx\frac{dy}{dx} and d2ydx2\frac{d^2y}{dx^2}. Use this information to justify the sketch of the unit circle.

정답·풀이 보기

dydx=−x/y\frac{dy}{dx} = -x/y 이므로 함수는 제2사분면과 제4사분면에서 증가하고, 제1사분면과 제3사분면에서 감소한다.

d2ydx2=−1/y−x2/y3\frac{d^2y}{dx^2} = -1/y - x^2/y^3 이고, 이 값은 y<0y<0 일 때 양수이고 y>0y>0 일 때 음수이다. 따라서 함수는 제1사분면과 제2사분면에서 위로 볼록하고, 제3사분면과 제4사분면에서 아래로 볼록하다.

원본 교재 풀이(영어)

dydx=−x/y\frac{dy}{dx} = -x/y, so the function is increasing in second and fourth quadrants, decreasing in the first and third quadrants.

d2ydx2=−1/y−x2/y3\frac{d^2y}{dx^2} = -1/y - x^2/y^3, which is positive when y<0y<0 and is negative when y>0y>0. Hence the function is concave down in the first and second quadrants and concave up in the third and fourth quadrants.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 13번
# 함수의 그래프 그리기증명·논술자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
36.CLP-1 · 2.2절 · 11번우리말 번역

f(x)=x∣x∣f(x) = x|x| 라 하자. 도함수의 정의를 이용하여 f(x)f(x) 가 x=0x = 0 에서 미분가능함을 보이세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=x∣x∣f(x) = x|x|. Using the definition of the derivative, show that f(x)f(x) is differentiable at x=0x = 0.

정답·풀이 보기

정의에 의해 f′(0)=lim⁡h→0f(h)−f(0)h=lim⁡h→0h∣h∣h=lim⁡h→0∣h∣=0f'(0)=\lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(h)-f(0)}{h} =\lim_{h\rightarrow 0}\frac{h|h|}{h} =\lim_{h\rightarrow 0}|h|=0 특히 극한이 존재하므로 미분계수가 존재한다(그리고 그 값은 0이다).

원본 교재 풀이(영어)

By definition f′(0)=lim⁡h→0f(h)−f(0)h=lim⁡h→0h∣h∣h=lim⁡h→0∣h∣=0f'(0)=\lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(h)-f(0)}{h} =\lim_{h\rightarrow 0}\frac{h|h|}{h} =\lim_{h\rightarrow 0}|h|=0 In particular, the limit exists, so the derivative exists (and is equal to zero).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 18번
# 도함수의 뜻증명·논술보통자동 분류
37.CLP-1 · 2.2절 · 16번우리말 번역

다음 함수가 모든 점에서 미분가능하도록 하는 상수 aa, bb의 값을 구하세요.

f(x)={x2x≤2ax+bx>2\begin{aligned} f(x) = \left\{ \begin{array}{lc} x^2 & x\le 2\\ ax + b & x > 2 \end{array}\right. \end{aligned}

참고: 교재에서 x2x^2 과 ax+bax+b 의 도함수는 이미 배웠다. 이 문제에서는 aa, bb 의 값만 구하면 되고 그 값을 구한 과정을 정당화할 필요는 없으므로, 도함수의 정의를 사용하지 않아도 된다. 그러나 시험에서는 답의 근거를 설명하라고 할 수 있으며, 그 경우에는 도함수의 정의를 이용하여 f(x)f(x) 의 두 부분을 각각 어떻게 미분하는지 보여야 한다.

영어 원문 보기

Find the values of the constants aa and bb for which

f(x)={x2x≤2ax+bx>2\begin{aligned} f(x) = \left\{ \begin{array}{lc} x^2 & x\le 2\\ ax + b & x > 2 \end{array}\right. \end{aligned}

is differentiable everywhere.

Remark: In the text, you have already learned the derivatives of x2x^2 and ax+bax+b. In this question, you are only asked to find the values of aa and bb—not to justify how you got them—so you don't have to use the definition of the derivative. However, on an exam, you might be asked to justify your answer, in which case you would show how to differentiate the two branches of f(x)f(x) using the definition of a derivative.

정답·풀이 보기

xx 가 2가 아닐 때 이 함수는 미분가능하므로, 따져 보아야 할 곳은 xx 가 정확히 2일 때뿐이다.

ff 가 x=2x=2 에서 미분가능하려면 x=2x=2 에서 연속이기도 해야 한다. 따라서 x2∣x=2=[ax+b]x=2x^2\big|_{x=2}=\big[ax+b\big]_{x=2} 이므로 2a+b=42a+b=4 이다.

극한이 존재하려면 좌극한과 우극한이 모두 존재하고 서로 같아야 한다. 미분계수는 극한이므로, ff 가 x=2x=2 에서 미분가능하려면 x=2x=2 에서 ax+bax+b 의 좌미분계수가 x=2x=2 에서 x2x^2 의 우미분계수와 같아야 한다. ax+bax+b 는 직선이므로 그 도함수는 어디에서나 aa 이다. 이미 x2x^2 의 도함수가 2x2x 임을 알고 있으므로 a=2x∣x=2=4a=2x\big|_{x=2}=4 이어야 한다.

따라서 ff 가 모든 점에서 미분가능하도록 하는 aa, bb 의 값은 a=4a=4, b=−4b=-4 이다.

원본 교재 풀이(영어)

When xx is not equal to 2, then the function is differentiable– the only place we have to worry about is when xx is exactly 2.

In order for ff to be differentiable at x=2x=2, it must also be continuous at x=2x=2. This forces x2∣x=2=[ax+b]x=2x^2\big|_{x=2}=\big[ax+b\big]_{x=2} or 2a+b=4.2a+b=4.

In order for a limit to exist, the left- and right-hand limits must exist and be equal to each other. Since a derivative is a limit, in order for ff to be differentiable at x=2x=2, the left hand derivative of ax+bax+b at x=2x=2 must be the same as the right hand derivative of x2x^2 at x=2x=2. Since ax+bax+b is a line, its derivative is aa everywhere. We've already seen the derivative of x2x^2 is 2x2x, so we need a=2x∣x=2=4.a=2x\big|_{x=2}=4.

So, the values of aa and bb that makes ff differentiable everywhere are a=4a=4 and b=−4b=-4.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 15번
# 도함수의 뜻증명·논술보통자동 분류
38.CLP-1 · 2.2절 · 19번우리말 번역

다음 함수의 x=0x=0 에서의 미분계수가 존재하는지 판단하세요.

f(x)={xcos⁡x(x≥0 일 때)x2+x4(x<0 일 때)\begin{aligned} f(x) &=\begin{cases} x \cos x & \text{(}x\ge 0\text{ 일 때)}\\ \sqrt{x^2+x^4} & \text{(}x< 0\text{ 일 때)}\end{cases} \end{aligned}

미분계수의 정의를 이용하여 답이 옳음을 보여야 합니다.

영어 원문 보기

Determine whether the derivative of following function exists at x=0x=0.

f(x)={xcos⁡x if x≥0x2+x4 if x<0\begin{aligned} f(x) &=\begin{cases} x \cos x & \text{ if } x\ge 0\\ \sqrt{x^2+x^4} & \text{ if } x< 0 \end{cases} \end{aligned}

You must justify your answer using the definition of a derivative.

정답·풀이 보기

다음 극한 lim⁡x→0f(x)−f(0)x−0=lim⁡x→0f(x)−0x=lim⁡x→0f(x)x\lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-0}{x}=\lim_{x\to 0} \frac{f(x)}{x} 이 존재하면 함수는 x=0x=0 에서 미분가능하다 (x=0x=0 을 포함하는 첫 번째 식의 정의에 따라 f(0)=0f(0)=0 임을 이용했다). 먼저 좌극한을 계산한다. 이 계산에서 x<0x<0 이면 x2=∣x∣=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x 임을 떠올리자. lim⁡x→0−f(x)x=lim⁡x→0−x2+x4x=lim⁡x→0−x21+x2x=lim⁡x→0−x1+x2x=−1\lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to 0^-}\frac{\sqrt{x^2+x^4}}{x}=\lim_{x\to 0^-} \frac{\sqrt{x^2}\sqrt{1+x^2}}{x}=\lim_{x \rightarrow 0}\frac{-x\sqrt{1+x^2}}{x}=-1 이제 우극한을 구하면 lim⁡x→0+xcos⁡xx=lim⁡x→0+cos⁡x=1.\lim_{x\to 0^+}\frac{x\cos x}{x}=\lim_{x\to 0^+}\cos x = 1. 좌극한과 우극한이 같지 않으므로 x=0x=0 에서 미분계수는 존재하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is differentiable at x=0x=0 if the following limit: lim⁡x→0f(x)−f(0)x−0=lim⁡x→0f(x)−0x=lim⁡x→0f(x)x\lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-0}{x}=\lim_{x\to 0} \frac{f(x)}{x} exists (note that we used the fact that f(0)=0f(0)=0 as per the definition of the first branch which includes the point x=0x=0). We start by computing the left limit. For this computation, recall that if x<0x<0 then x2=∣x∣=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x. lim⁡x→0−f(x)x=lim⁡x→0−x2+x4x=lim⁡x→0−x21+x2x=lim⁡x→0−x1+x2x=−1\lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to 0^-}\frac{\sqrt{x^2+x^4}}{x}=\lim_{x\to 0^-} \frac{\sqrt{x^2}\sqrt{1+x^2}}{x}=\lim_{x \rightarrow 0}\frac{-x\sqrt{1+x^2}}{x}=-1 Now, from the right: lim⁡x→0+xcos⁡xx=lim⁡x→0+cos⁡x=1.\lim_{x\to 0^+}\frac{x\cos x}{x}=\lim_{x\to 0^+}\cos x = 1. Since the limit from the left does not equal the limit from the right, the derivative does not exist at x=0x=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 10번
# 도함수의 뜻증명·논술도전자동 분류
39.CLP-1 · 2.2절 · 20번우리말 번역

다음 함수의 x=0x=0 에서의 미분계수가 존재하는지 판단하세요.

f(x)={xcos⁡x(x≤0 일 때)1+x−1(x>0 일 때)\begin{aligned} f(x) &=\begin{cases} x \cos x & \text{(}x\le 0\text{ 일 때)}\\ \sqrt{1+x}-1 & \text{(}x> 0\text{ 일 때)}\end{cases} \end{aligned}

답은 미분계수의 정의를 이용하여 정당화하세요.

영어 원문 보기

Determine whether the derivative of the following function exists at x=0x=0

f(x)={xcos⁡x if x≤01+x−1 if x>0\begin{aligned} f(x) &=\begin{cases} x \cos x & \text{ if } x\le 0\\ \sqrt{1+x}-1 & \text{ if } x> 0 \end{cases} \end{aligned}

You must justify your answer using the definition of a derivative.

정답·풀이 보기

다음 극한이 lim⁡x→0f(x)−f(0)x−0=lim⁡x→0f(x)−0x=lim⁡x→0f(x)x\lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-0}{x}=\lim_{x\to 0} \frac{f(x)}{x} 존재하면 이 함수는 x=0x=0 에서 미분가능하다 (x=0x=0 을 포함하는 첫 번째 식의 정의에 따라 f(0)=0f(0)=0 임을 이용했다).

먼저 좌극한을 계산한다.

lim⁡x→0−f(x)x=lim⁡x→0−xcos⁡xx=lim⁡x→0−cos⁡x=1.\begin{aligned} \lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to 0^-} \frac{x\cos x}{x} =\lim_{x\to 0^-} \cos x = 1. \end{aligned}

이제 우극한을 계산한다.

lim⁡x→0+1+x−1x=lim⁡x→0+1+x−1x⋅1+x+11+x+1=lim⁡x→0+1+x−1x(1+x+1)=lim⁡x→0+11+x+1=12\begin{aligned} \lim_{x\to 0^+}\frac{\sqrt{1+x}-1}{x} &= \lim_{x\to 0^+}\frac{\sqrt{1+x}-1}{x} \cdot \frac{\sqrt{1+x}+1}{\sqrt{1+x}+1} \\ &= \lim_{x\to 0^+} \frac{1+x-1}{x(\sqrt{1+x}+1)} = \lim_{x\to 0^+} \frac{1}{\sqrt{1+x}+1} = \frac{1}{2} \end{aligned}

좌극한과 우극한이 같지 않으므로 x=0x=0 에서의 미분계수는 존재하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is differentiable at x=0x=0 if the following limit: lim⁡x→0f(x)−f(0)x−0=lim⁡x→0f(x)−0x=lim⁡x→0f(x)x\lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-0}{x}=\lim_{x\to 0} \frac{f(x)}{x} exists (note that we used the fact that f(0)=0f(0)=0 as per the definition of the first branch which includes the point x=0x=0).

We start by computing the left limit.

lim⁡x→0−f(x)x=lim⁡x→0−xcos⁡xx=lim⁡x→0−cos⁡x=1.\begin{aligned} \lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to 0^-} \frac{x\cos x}{x} =\lim_{x\to 0^-} \cos x = 1. \end{aligned}

Now, from the right:

lim⁡x→0+1+x−1x=lim⁡x→0+1+x−1x⋅1+x+11+x+1=lim⁡x→0+1+x−1x(1+x+1)=lim⁡x→0+11+x+1=12\begin{aligned} \lim_{x\to 0^+}\frac{\sqrt{1+x}-1}{x} &= \lim_{x\to 0^+}\frac{\sqrt{1+x}-1}{x} \cdot \frac{\sqrt{1+x}+1}{\sqrt{1+x}+1} \\ &= \lim_{x\to 0^+} \frac{1+x-1}{x(\sqrt{1+x}+1)} = \lim_{x\to 0^+} \frac{1}{\sqrt{1+x}+1} = \frac{1}{2} \end{aligned}

Since the limit from the left does not equal the limit from the right, the derivative does not exist at x=0x=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 21번
# 도함수의 뜻증명·논술도전자동 분류
40.CLP-1 · 2.2절 · 21번우리말 번역

다음 함수의 x=0x=0 에서의 미분계수가 존재하는지 판단하세요.

f(x)={x3−7x2(x≤0 일 때)x3cos⁡(1x)(x>0 일 때)\begin{aligned} f(x) &=\begin{cases} x^3-7x^2 & \text{(}x\le 0\text{ 일 때)}\\ x^3 \cos\left(\frac{1}{x}\right) & \text{(}x> 0\text{ 일 때)}\end{cases} \end{aligned}

답은 미분계수의 정의를 이용하여 정당화해야 합니다.

영어 원문 보기

Determine whether the derivative of the following function exists at x=0x=0

f(x)={x3−7x2 if x≤0x3cos⁡(1x) if x>0\begin{aligned} f(x) &=\begin{cases} x^3-7x^2 & \text{ if } x\le 0\\ x^3 \cos\left(\frac{1}{x}\right) & \text{ if } x> 0 \end{cases} \end{aligned}

You must justify your answer using the definition of a derivative.

정답·풀이 보기

다음 극한

lim⁡x→0f(x)−f(0)x−0=lim⁡x→0f(x)−0x=lim⁡x→0f(x)x\begin{aligned} \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-0}{x}=\lim_{x\to 0} \frac{f(x)}{x} \end{aligned}

이 존재하면 함수는 x=0x=0 에서 미분가능하다(x=0x=0 을 포함하는 첫 번째 식의 정의에 따라 f(0)=0f(0)=0 임을 이용했음에 주의한다). 좌극한과 우극한을 계산하면

lim⁡x→0−f(x)x=lim⁡x→0−x3−7x2x=lim⁡x→0−x2−7x=0\begin{aligned} \lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to 0^-}\frac{x^3-7x^2}{x}=\lim_{x\to 0^-} x^2-7x=0 \end{aligned}

이고

lim⁡x→0+x3cos⁡(1x)x=lim⁡x→0+x2⋅cos⁡(1x).\begin{aligned} \lim_{x\to 0^+}\frac{x^3\cos\left(\frac{1}{x}\right)}{x}=\lim_{x\to 0^+}x^2\cdot \cos\left(\frac{1}{x}\right). \end{aligned}

이 마지막 극한은 조임 정리에 의해 00 이다. 왜냐하면

−1≤cos⁡(1x)≤1\begin{aligned} -1\le \cos\left(\frac{1}{x}\right)\le 1 \end{aligned}

이므로

−x2≤x2⋅cos⁡(1x)≤x2,\begin{aligned} -x^2\le x^2\cdot \cos\left(\frac{1}{x}\right)\le x^2, \end{aligned}

이고, 이 부등식에서 x2≥0x^2\ge 0 임을 이용했기 때문이다. 마지막으로 lim⁡x→0+−x2=lim⁡x→0+x2=0\lim_{x\to 0^+}-x^2=\lim_{x\to 0^+}x^2=0 이므로, 조임 정리에 의해 lim⁡x→0+x2cos⁡(1x)=0\lim_{x\to 0^+}x^2\cos\left(\frac{1}{x}\right) =0 도 성립한다.

좌극한과 우극한이 같으므로(둘 다 00 이다) f(x)f(x) 는 x=0x=0 에서 미분가능하다고 결론짓는다(그리고 x=0x=0 에서의 미분계수는 실제로 00 이다).

원본 교재 풀이(영어)

The function is differentiable at x=0x=0 if the following limit:

lim⁡x→0f(x)−f(0)x−0=lim⁡x→0f(x)−0x=lim⁡x→0f(x)x\begin{aligned} \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0}\frac{f(x)-0}{x}=\lim_{x\to 0} \frac{f(x)}{x} \end{aligned}

exists (note that we used the fact that f(0)=0f(0)=0 as per the definition of the first branch which includes the point x=0x=0). We compute left and right limits; so

lim⁡x→0−f(x)x=lim⁡x→0−x3−7x2x=lim⁡x→0−x2−7x=0\begin{aligned} \lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to 0^-}\frac{x^3-7x^2}{x}=\lim_{x\to 0^-} x^2-7x=0 \end{aligned}

and

lim⁡x→0+x3cos⁡(1x)x=lim⁡x→0+x2⋅cos⁡(1x).\begin{aligned} \lim_{x\to 0^+}\frac{x^3\cos\left(\frac{1}{x}\right)}{x}=\lim_{x\to 0^+}x^2\cdot \cos\left(\frac{1}{x}\right). \end{aligned}

This last limit equals 00 by the Squeeze Theorem since

−1≤cos⁡(1x)≤1\begin{aligned} -1\le \cos\left(\frac{1}{x}\right)\le 1 \end{aligned}

and so,

−x2≤x2⋅cos⁡(1x)≤x2,\begin{aligned} -x^2\le x^2\cdot \cos\left(\frac{1}{x}\right)\le x^2, \end{aligned}

where in these inequalities we used the fact that x2≥0x^2\ge 0. Finally, since lim⁡x→0+−x2=lim⁡x→0+x2=0\lim_{x\to 0^+}-x^2=\lim_{x\to 0^+}x^2=0, the Squeeze Theorem yields that also lim⁡x→0+x2cos⁡(1x)=0\lim_{x\to 0^+}x^2\cos\left(\frac{1}{x}\right) =0, as claimed.

Since the left and right limits match (they're both equal to 00), we conclude that indeed f(x)f(x) is differentiable at x=0x=0 (and its derivative at x=0x=0 is actually equal to 00).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 2번
# 도함수의 뜻증명·논술도전자동 분류