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

736문제 · 33 / 37쪽

641.CLP-1 · 2.6절 · 6번우리말 번역

T(x)=x+1x2+3T(x) = \dfrac{\sqrt{x}+1}{x^2+3} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate T(x)=x+1x2+3T(x) = \dfrac{\sqrt{x}+1}{x^2+3}.

정답·풀이 보기

ddx{x}=12x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sqrt{x}\}=\frac{1}{2\sqrt{x}} 임은 이미 보았지만, 이 공식을 잊어버렸더라도 쉽게 알아낼 수 있다: x=x1/2\sqrt{x}=x^{1/2} 이므로 ddx{x}=12x−1/2=12x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sqrt{x}\}=\frac{1}{2}x^{-1/2}=\frac{1}{2\sqrt{x}} 이다.

몫의 미분법을 사용하면:

T(x)=x+1x2+3T′(x)=(x2+3)(12x)−(x+1)(2x)(x2+3)2\begin{aligned} T(x) &= \dfrac{\sqrt{x}+1}{x^2+3}\\ T'(x)&=\frac{(x^2+3)\left(\frac{1}{2\sqrt{x}}\right)-(\sqrt{x}+1)(2x)}{(x^2+3)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We've already seen that ddx{x}=12x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sqrt{x}\}=\frac{1}{2\sqrt{x}}, but if you forget this formula it is easy to figure out: x=x1/2\sqrt{x}=x^{1/2}, so ddx{x}=12x−1/2=12x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sqrt{x}\}=\frac{1}{2}x^{-1/2}=\frac{1}{2\sqrt{x}}.

Using the quotient rule:

T(x)=x+1x2+3T′(x)=(x2+3)(12x)−(x+1)(2x)(x2+3)2\begin{aligned} T(x) &= \dfrac{\sqrt{x}+1}{x^2+3}\\ T'(x)&=\frac{(x^2+3)\left(\frac{1}{2\sqrt{x}}\right)-(\sqrt{x}+1)(2x)}{(x^2+3)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 7번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
642.CLP-1 · 2.6절 · 7번우리말 번역

(7x+2x2+3)\left(\dfrac{7x+2}{x^2+3}\right) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Compute the derivative of (7x+2x2+3)\left(\dfrac{7x+2}{x^2+3}\right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

몫의 미분법을 사용한다:

(x2+3)⋅7−2x⋅(7x+2)(x2+3)2=21−4x−7x2(x2+3)2\begin{aligned} \frac{(x^2+3)\cdot 7 - 2x\cdot (7x+2)}{(x^2+3)^2}=\frac{21 - 4x - 7x^2}{(x^2+3)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use quotient rule:

(x2+3)⋅7−2x⋅(7x+2)(x2+3)2=21−4x−7x2(x2+3)2\begin{aligned} \frac{(x^2+3)\cdot 7 - 2x\cdot (7x+2)}{(x^2+3)^2}=\frac{21 - 4x - 7x^2}{(x^2+3)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 17번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
643.CLP-1 · 2.6절 · 8번우리말 번역

f(x)=(3x3+4x2+x+1)(2x+5)f(x)=(3x^3+4x^2+x+1)(2x+5) 일 때, f′(0)f'(0) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

What is f′(0)f'(0), when f(x)=(3x3+4x2+x+1)(2x+5)f(x)=(3x^3+4x^2+x+1)(2x+5)?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

이 다항식을 곱하여 보통의 꼴로 나타내는 대신, 곱의 미분법을 사용할 수 있다. f1(x)=3x3+4x2+x+1f_1(x)=3x^3+4x^2+x+1 이고 f2(x)=2x+5f_2(x)=2x+5 이면 f1′(x)=9x2+8x+1f_1'(x)=9x^2+8x+1 이고 f2′(x)=2f_2'(x)=2 이다. 그러면

f′(0)=f1′(0)f2(0)+f1(0)f2′(0)=(1)(5)+(1)(2)=7\begin{aligned} f'(0)&=f_1'(0)f_2(0)+f_1(0)f_2'(0)\\ &=(1)(5)+(1)(2)=7\end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Instead of multiplying to get our usual form of this polynomial, we can use the product rule. If f1(x)=3x3+4x2+x+1f_1(x)=3x^3+4x^2+x+1 and f2(x)=2x+5f_2(x)=2x+5, then f1′(x)=9x2+8x+1f_1'(x)=9x^2+8x+1 and f2′(x)=2f_2'(x)=2. Then

f′(0)=f1′(0)f2(0)+f1(0)f2′(0)=(1)(5)+(1)(2)=7\begin{aligned} f'(0)&=f_1'(0)f_2(0)+f_1(0)f_2'(0)\\ &=(1)(5)+(1)(2)=7\end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 9번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
644.CLP-1 · 2.6절 · 9번우리말 번역

f(x)=3x3+1x2+5xf(x)=\dfrac{3x^3+1}{x^2+5x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=3x3+1x2+5xf(x)=\dfrac{3x^3+1}{x^2+5x}.

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 이용하면 f′(x)=(x2+5x)(9x2)−(3x3+1)(2x+5)(x2+5x)2=3x4+30x3−2x−5(x2+5x)2f'(x) = \frac{(x^2+5x)(9x^2)-(3x^3+1)(2x+5)}{(x^2+5x)^2} = \frac{3x^4+30x^3-2x-5}{(x^2+5x)^2}

원본 교재 풀이(영어)

Using the quotient rule, f′(x)=(x2+5x)(9x2)−(3x3+1)(2x+5)(x2+5x)2=3x4+30x3−2x−5(x2+5x)2f'(x) = \frac{(x^2+5x)(9x^2)-(3x^3+1)(2x+5)}{(x^2+5x)^2} = \frac{3x^4+30x^3-2x-5}{(x^2+5x)^2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 19번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
645.CLP-1 · 2.6절 · 10번우리말 번역

(3x2+52−x)\left(\dfrac{3x^2+5}{2-x}\right) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Compute the derivative of (3x2+52−x)\left(\dfrac{3x^2+5}{2-x}\right)

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

몫의 미분법을 이용한다:

(2−x)(6x)−(3x2+5)(−1)(2−x)2=−3x2+12x+5(x−2)2\begin{aligned} \frac{(2-x)(6x)-(3x^2+5)(-1)}{(2-x)^2}=\frac{-3x^2+12x+5}{(x-2)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use quotient rule:

(2−x)(6x)−(3x2+5)(−1)(2−x)2=−3x2+12x+5(x−2)2\begin{aligned} \frac{(2-x)(6x)-(3x^2+5)(-1)}{(2-x)^2}=\frac{-3x^2+12x+5}{(x-2)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 2.1절 · 8번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
646.CLP-1 · 2.6절 · 11번우리말 번역

(2−x23x2+5)\left(\dfrac{2-x^2}{3x^2+5}\right) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Compute the derivative of (2−x23x2+5)\left(\dfrac{2-x^2}{3x^2+5}\right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

몫의 미분법을 이용한다:

(3x2+5)(−2x)−(2−x2)(6x)(3x2+5)2=−22x(3x2+5)2\begin{aligned} \frac{(3x^2+5)(-2x) - (2-x^2)(6x)}{(3x^2+5)^2}=\frac{-22x}{(3x^2+5)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use quotient rule:

(3x2+5)(−2x)−(2−x2)(6x)(3x2+5)2=−22x(3x2+5)2\begin{aligned} \frac{(3x^2+5)(-2x) - (2-x^2)(6x)}{(3x^2+5)^2}=\frac{-22x}{(3x^2+5)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 10번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
647.CLP-1 · 2.6절 · 12번우리말 번역

(2x3+1x+2)\left(\dfrac{2x^3+1}{x+2}\right) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Compute the derivative of (2x3+1x+2)\left(\dfrac{2x^3+1}{x+2}\right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

몫의 미분법을 이용한다:

6x2⋅(x+2)−(2x3+1)⋅1(x+2)2=4x3+12x2−1(x+2)2\begin{aligned} \frac{6x^2\cdot (x+2)-(2x^3+1)\cdot 1}{(x+2)^2}=\frac{4x^3+12x^2-1}{(x+2)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use quotient rule:

6x2⋅(x+2)−(2x3+1)⋅1(x+2)2=4x3+12x2−1(x+2)2\begin{aligned} \frac{6x^2\cdot (x+2)-(2x^3+1)\cdot 1}{(x+2)^2}=\frac{4x^3+12x^2-1}{(x+2)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 2.1절 · 10번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
648.CLP-1 · 2.6절 · 13번우리말 번역

xx 의 어떤 값에서 x1−x2\dfrac{\sqrt{x}}{1-x^2} 의 도함수가 존재하는지 구하세요. 답을 설명하세요.

영어 원문 보기

For what values of xx does the derivative of x1−x2\dfrac{\sqrt{x}}{1-x^2} exist? Explain your answer.

정답·풀이 보기

이 함수의 도함수는

(1−x2)⋅12x−x⋅(−2x)(1−x2)2=(1−x2)−2x⋅(−2x)2x(1−x2)2\begin{aligned} \frac{(1-x^2)\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}} - \sqrt{x} \cdot (-2x)}{(1-x^2)^2} &= \frac{(1-x^2) - 2x \cdot (-2x)}{2\sqrt{x}(1-x^2)^2} \end{aligned}

이다.

도함수는 x<0x<0 이거나 x=0,±1x = 0,\pm 1 이면 정의되지 않는다 (제곱근은 x<0x<0 일 때 정의되지 않고, 분모는 x=0,1,−1x=0,1,-1 일 때 0이 되기 때문이다. 이를 종합하면 도함수는 x>0,x≠1x>0, x\neq 1 일 때 존재한다.

원본 교재 풀이(영어)

The derivative of the function is

(1−x2)⋅12x−x⋅(−2x)(1−x2)2=(1−x2)−2x⋅(−2x)2x(1−x2)2\begin{aligned} \frac{(1-x^2)\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}} - \sqrt{x} \cdot (-2x)}{(1-x^2)^2} &= \frac{(1-x^2) - 2x \cdot (-2x)}{2\sqrt{x}(1-x^2)^2} \end{aligned}

The derivative is undefined if either x<0x<0 or x=0,±1x = 0,\pm 1 (since the square-root is undefined for x<0x<0 and the denominator is zero when x=0,1,−1x=0,1,-1. Putting this together — the derivative exists for x>0,x≠1x>0, x\neq 1.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 2.1절 · 11번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
649.CLP-1 · 2.6절 · 14번우리말 번역

f(x)=(3x5+15x3+8)(3x2+8x−5)f(x)=\left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\left(3x^2+8x-5\right) 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=(3x5+15x3+8)(3x2+8x−5)f(x)=\left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\left(3x^2+8x-5\right).

정답·풀이 보기

곱의 미분법을 쓰는 것이 전개하는 것보다 빠른 것 같다.

f′(x)=ddx{3x5+15x3+8}(3x2+8x−5)+(3x5+15x3+8)ddx{3x2+8x−5}=ddx{3x15+15x13+8}(3x2+8x−5)+(3x5+15x3+8)ddx{3x2+8x−5}=(35x−45+5x−23)(3x2+8x−5)+(3x5+15x3+8)(6x+8)\begin{aligned} f'(x)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right\}\left(3x^2+8x-5\right)+ \left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3x^2+8x-5\right\}\\ &=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3{x}^{\frac{1}{5}}+15{x}^{\frac{1}{3}}+8\right\}\left(3x^2+8x-5\right)+ \left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3x^2+8x-5\right\}\\ &=\left(\frac{3}{5}{x}^{\frac{-4}{5}}+5{x}^{\frac{-2}{3}}\right)\left(3x^2+8x-5\right)+ \left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\left(6x+8\right) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the product rule seems faster than expanding.

f′(x)=ddx{3x5+15x3+8}(3x2+8x−5)+(3x5+15x3+8)ddx{3x2+8x−5}=ddx{3x15+15x13+8}(3x2+8x−5)+(3x5+15x3+8)ddx{3x2+8x−5}=(35x−45+5x−23)(3x2+8x−5)+(3x5+15x3+8)(6x+8)\begin{aligned} f'(x)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right\}\left(3x^2+8x-5\right)+ \left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3x^2+8x-5\right\}\\ &=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3{x}^{\frac{1}{5}}+15{x}^{\frac{1}{3}}+8\right\}\left(3x^2+8x-5\right)+ \left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{3x^2+8x-5\right\}\\ &=\left(\frac{3}{5}{x}^{\frac{-4}{5}}+5{x}^{\frac{-2}{3}}\right)\left(3x^2+8x-5\right)+ \left(3\sqrt[5]{x}+15\sqrt[3]{x}+8\right)\left(6x+8\right) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 3번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
650.CLP-1 · 2.6절 · 15번우리말 번역

f(x)=(x2+5x+1)(x+x3)xf(x)=\dfrac{(x^2+5x+1)(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}{x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=(x2+5x+1)(x+x3)xf(x)=\dfrac{(x^2+5x+1)(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}{x}.

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 피하기 위해 분모로 나누어 식을 정리할 수 있다.

f(x)=(x2+5x+1)(x+x3)x=(x2+5x+1)(x+x3)x=(x2+5x+1)(x−1/2+x−2/3)이제, 곱의 미분법:f′(x)=(2x+5)(x−1/2+x−2/3)+(x2+5x+1)(−12x−3/2−23x−5/3)\begin{aligned} f(x)&=\dfrac{(x^2+5x+1)(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}{x} =(x^2+5x+1)\dfrac{(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}{x}\\ &=(x^2+5x+1)(x^{-1/2}+x^{-2/3}) \\ \text{이제, 곱의 미분법:} \\ f'(x)&=(2x+5)(x^{-1/2}+x^{-2/3})+(x^2+5x+1)\left(\frac{-1}{2}x^{-3/2}-\frac{2}{3}x^{-5/3}\right) \end{aligned}

(다르게 간단히 했거나 몫의 미분법을 사용했다면 아마 다른 모양의 답을 얻었을 것이다. 그러나 도함수는 하나뿐이므로, 올바른 답은 모두 충분히 식을 정리하면 같은 모양이 된다.)

원본 교재 풀이(영어)

To avoid the quotient rule, we can divide through the denominator:

f(x)=(x2+5x+1)(x+x3)x=(x2+5x+1)(x+x3)x=(x2+5x+1)(x−1/2+x−2/3)Now, product rule:f′(x)=(2x+5)(x−1/2+x−2/3)+(x2+5x+1)(−12x−3/2−23x−5/3)\begin{aligned} f(x)&=\dfrac{(x^2+5x+1)(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}{x} =(x^2+5x+1)\dfrac{(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}{x}\\ &=(x^2+5x+1)(x^{-1/2}+x^{-2/3}) \\ \text{Now, product rule:} \\ f'(x)&=(2x+5)(x^{-1/2}+x^{-2/3})+(x^2+5x+1)\left(\frac{-1}{2}x^{-3/2}-\frac{2}{3}x^{-5/3}\right) \end{aligned}

(If you simplified differently, or used the quotient rule, you probably came up with a different-looking answer. There is only one derivative, though, so all correct answers will look the same after sufficient algebraic manipulation.)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 14번
# 다항함수의 미분법계산보통자동 분류
651.CLP-1 · 2.6절 · 17번우리말 번역

두 곡선 y=x2y = x^2 과 y=x2−2x+2y = x^2 - 2x + 2 에 (서로 다른 점에서) 모두 접하는 직선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

Find an equation of a line that is tangent to both of the curves y=x2y = x^2 and y=x2−2x+2y = x^2 - 2x + 2 (at different points).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

공통접선의 기울기를 mm, y=x2y=x^2 과의 접점을 (x1,y1)(x_1,y_1), y=x2−2x+2y=x^2-2x+2 와의 접점을 (x2,y2)(x_2,y_2) 라 하자. 그러면 다음이 성립해야 한다. y1=x12y2=x22−2x2+2m=2x1=2x2−2=y2−y1x2−x1y_1=x_1^2\qquad y_2=x_2^2-2x_2+2\qquad m=2x_1=2x_2-2=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} “mm” 에 관한 등식들로부터 x1=m2x_1=\frac{m}{2}, x2=m2+1x_2=\frac{m}{2}+1 이고

m=y2−y1x2−x1=y2−y1=x22−2x2+2−x12=(x2−x1)(x2+x1)−2(x2−1)=(m2+1−m2)(m2+1+m2)−2(m2+1−1)=(1)(m+1)−2m2=1따라서,   m=1,x1=12,y1=14,x2=32,y2=94−3+2=54\begin{aligned} m&=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\\ &=y_2-y_1\\ &=x_2^2-2x_2+2-x_1^2\\ \\& =(x_2-x_1)(x_2+x_1)-2(x_2-1)\\ &=\left(\frac{m}{2}+1-\frac{m}{2}\right)\left(\frac{m}{2}+1+\frac{m}{2}\right) -2\left(\frac{m}{2}+1-1\right) \\ &=(1)(m+1)-2\frac{m}{2}\\ &=1\\ \text{따라서,}~~~m&=1,\qquad x_1=\tfrac{1}{2},\qquad y_1=\frac{1}{4},\qquad x_2=\frac{3}{2},\qquad y_2=\frac{9}{4}-3+2=\frac{5}{4} \end{aligned}

공통접선의 방정식은 y=x−14y=x-\frac{1}{4} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Denote by mm the slope of the common tangent, by (x1,y1)(x_1,y_1) the point of tangency with y=x2y=x^2, and by (x2,y2)(x_2,y_2) the point of tangency with y=x2−2x+2y=x^2-2x+2. Then we must have y1=x12y2=x22−2x2+2m=2x1=2x2−2=y2−y1x2−x1y_1=x_1^2\qquad y_2=x_2^2-2x_2+2\qquad m=2x_1=2x_2-2=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} From the “mm” equations we get x1=m2x_1=\frac{m}{2}, x2=m2+1x_2=\frac{m}{2}+1 and

m=y2−y1x2−x1=y2−y1=x22−2x2+2−x12=(x2−x1)(x2+x1)−2(x2−1)=(m2+1−m2)(m2+1+m2)−2(m2+1−1)=(1)(m+1)−2m2=1So,   m=1,x1=12,y1=14,x2=32,y2=94−3+2=54\begin{aligned} m&=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\\ &=y_2-y_1\\ &=x_2^2-2x_2+2-x_1^2\\ \\& =(x_2-x_1)(x_2+x_1)-2(x_2-1)\\ &=\left(\frac{m}{2}+1-\frac{m}{2}\right)\left(\frac{m}{2}+1+\frac{m}{2}\right) -2\left(\frac{m}{2}+1-1\right) \\ &=(1)(m+1)-2\frac{m}{2}\\ &=1\\ \text{So,}~~~m&=1,\qquad x_1=\tfrac{1}{2},\qquad y_1=\frac{1}{4},\qquad x_2=\frac{3}{2},\qquad y_2=\frac{9}{4}-3+2=\frac{5}{4} \end{aligned}

An equation of the common tangent is y=x−14y=x-\frac{1}{4}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 1번
# 다항함수의 미분법계산도전자동 분류
652.CLP-1 · 2.6절 · 18번우리말 번역

두 곡선 y=x2y=x^2 과 y=−x2+2x−5y=-x^2+2x-5 에 모두 접하는 직선을 모두 구하세요. 답을 그래프로 그려 나타내세요.

영어 원문 보기

Find all lines that are tangent to both of the curves y=x2y=x^2 and y=−x2+2x−5y=-x^2+2x-5. Illustrate your answer with a sketch.

정답·풀이 보기

직선 y=mx+by=mx+b 가 x=αx=\alpha 에서 y=x2y=x^2 에 접할 조건은 2α=m 그리고 α2=mα+b  ⟺  m=2α 그리고 b=−α22\alpha=m\text{ 그리고 }\alpha^2=m\alpha+b \iff m=2\alpha\text{ 그리고 }b=-\alpha^2 이다. 같은 직선 y=mx+by=mx+b 가 x=βx=\beta 에서 y=−x2+2x−5y=-x^2+2x-5 에 접할 조건은

−2β+2=m 그리고 −β2+2β−5=mβ+b  ⟺  m=2−2β 그리고 b=−β2+2β−5−(2−2β)β=β2−5\begin{aligned} -2\beta+2=m&\text{ 그리고 }-\beta^2+2\beta-5=m\beta+b\\ \iff m=2-2\beta&\text{ 그리고 }b=-\beta^2+2\beta-5-(2-2\beta)\beta=\beta^2-5 \end{aligned}

이다. 직선이 두 포물선에 동시에 접하려면 m=2α=2−2β 그리고 b=−α2=β2−5m=2\alpha=2-2\beta\text{ 그리고 }b=-\alpha^2=\beta^2-5 이어야 한다. α=1−β\alpha=1-\beta 를 −α2=β2−5-\alpha^2=\beta^2-5 에 대입하면 −(1−β)2=β2−5-(1-\beta)^2=\beta^2-5, 즉 2β2−2β−4=02\beta^2-2\beta-4=0 이므로 β=−1,2\beta=-1,2 이다. 이에 대응하는 나머지 값은 α=2,−1\alpha=2,-1, m=4,−2m=4,-2, b=−4,−1b=-4,-1 이다. 따라서 두 직선은 y=4x−4y=4x-4 와 y=−2x−1y=-2x-1 이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

The line y=mx+by=mx+b is tangent to y=x2y=x^2 at x=αx=\alpha if 2α=m and α2=mα+b  ⟺  m=2α and b=−α22\alpha=m\text{ and }\alpha^2=m\alpha+b \iff m=2\alpha\text{ and }b=-\alpha^2 The same line y=mx+by=mx+b is tangent to y=−x2+2x−5y=-x^2+2x-5 at x=βx=\beta if

−2β+2=m and −β2+2β−5=mβ+b  ⟺  m=2−2β and b=−β2+2β−5−(2−2β)β=β2−5\begin{aligned} -2\beta+2=m&\text{ and }-\beta^2+2\beta-5=m\beta+b\\ \iff m=2-2\beta&\text{ and }b=-\beta^2+2\beta-5-(2-2\beta)\beta=\beta^2-5 \end{aligned}

For the line to be simultaneously tangent to the two parabolas we need m=2α=2−2β and b=−α2=β2−5m=2\alpha=2-2\beta\text{ and }b=-\alpha^2=\beta^2-5 Substituting α=1−β\alpha=1-\beta into −α2=β2−5-\alpha^2=\beta^2-5 gives −(1−β)2=β2−5-(1-\beta)^2=\beta^2-5 or 2β2−2β−4=02\beta^2-2\beta-4=0 or β=−1,2\beta=-1,2. The corresponding values of the other parameters are α=2,−1\alpha=2,-1, m=4,−2m=4,-2 and b=−4,−1b=-4,-1. The two lines are y=4x−4y=4x-4 and y=−2x−1y=-2x-1.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.3절 · 4번
# 다항함수의 미분법그래프·표 해석도전자동 분류
653.CLP-1 · 2.6절 · 19번우리말 번역

lim⁡x→2(x2015−22015x−2)\displaystyle \lim_{x\to 2}\left( \dfrac{x^{2015}-2^{2015}}{x-2}\right) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→2(x2015−22015x−2).\displaystyle \lim_{x\to 2}\left( \dfrac{x^{2015}-2^{2015}}{x-2}\right).

정답·풀이 보기

이 극한은 함수 f(x)=x2015f(x)=x^{2015} 의 x=2x=2 에서의 미분계수를 나타낸다. 이는 a=2a=2, f(x)=x2015f(x)=x^{2015} 에 미분계수의 정의를 그대로 적용하면 확인할 수 있다.

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{x2015}∣2=lim⁡x→2x2015−22015x−2\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{x^{2015}\}\right|_{2} &=\lim_{x\to2} \frac{x^{2015}-2^{2015}}{x-2} \end{aligned}

f(x)f(x) 의 도함수는 2015⋅x20142015\cdot x^{2014} 이므로 x=2x=2 에서의 값은 정확히 2015⋅220142015\cdot 2^{2014} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

This limit represents the derivative computed at x=2x=2 of the function f(x)=x2015f(x)=x^{2015}. To see this, simply use the definition of the derivative at a=2a=2 with f(x)=x2015f(x)=x^{2015}:

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{x2015}∣2=lim⁡x→2x2015−22015x−2\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{x^{2015}\}\right|_{2} &=\lim_{x\to2} \frac{x^{2015}-2^{2015}}{x-2} \end{aligned}

Since the derivative of f(x)f(x) is 2015⋅x20142015\cdot x^{2014}, then its value at x=2x=2 is exactly 2015⋅220142015\cdot 2^{2014}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.6절 · 18번
# 다항함수의 미분법계산도전자동 분류
654.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
655.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
656.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
657.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

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 2번
# 롤의 정리와 평균값 정리그래프·표 해석기본자동 분류
658.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
659.CLP-1 · 2.13절 · 7번우리말 번역

f(x)=x2−2πx+cos⁡(x)−1f(x)=x^2-2\pi x+ \cos(x)-1 이라 하자. f′(c)=0f'(c)=0 인 실수 cc 가 존재함을 보이세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=x2−2πx+cos⁡(x)−1f(x)=x^2-2\pi x+ \cos(x)-1. Show that there exists a real number cc such that f′(c)=0f'(c)=0.

정답·풀이 보기

f(0)=f(2π)=0f(0)=f(2\pi)=0 임에 주목한다. 그러면 평균값 정리를 이용하여(이 함수는 모든 실수에서 미분가능하다) 다음을 만족하는 cc 가 (0,2π)(0,2\pi) 에 존재한다고 결론지을 수 있다. f′(c)=f(2π)−f(0)2π−0=0.f'(c)=\frac{f(2\pi)- f(0)}{2\pi - 0} = 0.

원본 교재 풀이(영어)

We note that f(0)=f(2π)=0f(0)=f(2\pi)=0. Then using the Mean Value Theorem (note that the function is differentiable for all real numbers), we conclude that there exists cc in (0,2π)(0,2\pi) such that f′(c)=f(2π)−f(0)2π−0=0.f'(c)=\frac{f(2\pi)- f(0)}{2\pi - 0} = 0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 4번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술보통자동 분류
660.CLP-1 · 2.13절 · 8번우리말 번역

f(x)=ex+(1−e)x2−1f(x)=e^x + (1-e)x^2 - 1 이라 하자. f′(c)=0f'(c)=0 인 실수 cc 가 존재함을 보이세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=ex+(1−e)x2−1f(x)=e^x + (1-e)x^2 - 1. Show that there exists a real number cc such that f′(c)=0f'(c)=0.

정답·풀이 보기

f(0)=f(1)=0f(0)=f(1)=0 임에 주목한다. 그러면 평균값 정리를 이용하여(이 함수는 모든 실수에서 미분가능하다) 다음을 만족하는 c∈(0,1)c\in (0,1) 이 존재함을 얻는다. f′(c)=f(1)−f(0)1−0=0.f'(c)=\frac{f(1)- f(0)}{1 - 0} = 0.

원본 교재 풀이(영어)

We note that f(0)=f(1)=0f(0)=f(1)=0. Then using the Mean Value Theorem (note that the function is differentiable for all real numbers), we get that there exists c∈(0,1)c\in (0,1) such that f′(c)=f(1)−f(0)1−0=0.f'(c)=\frac{f(1)- f(0)}{1 - 0} = 0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.13절 · 9번
# 롤의 정리와 평균값 정리증명·논술보통자동 분류