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

186문제 · 8 / 10쪽

141.APEX · 3.1절 · 10번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)=x26−x2\displaystyle f(x) = x^2\sqrt{6-x^2}

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)=x26−x2\displaystyle f(x) = x^2\sqrt{6-x^2}

figure

정답·풀이 보기

f ′(0)=0f\,'(0) = 0 f ′(2)=0f\,'(2) = 0

원본 교재 풀이(영어)

f ′(0)=0f\,'(0) = 0 f ′(2)=0f\,'(2) = 0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 10번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
142.APEX · 3.1절 · 11번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)=sin⁡x\displaystyle f(x) = \sin x

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)=sin⁡x\displaystyle f(x) = \sin x

figure

정답·풀이 보기

f ′(π/2)=0f\,'(\pi/2) = 0 f ′(3π/2)=0f\,'(3\pi/2) = 0

원본 교재 풀이(영어)

f ′(π/2)=0f\,'(\pi/2) = 0 f ′(3π/2)=0f\,'(3\pi/2) = 0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 42번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
143.APEX · 3.1절 · 12번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)=x24−x\displaystyle f(x) = x^2\sqrt{4-x}

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)=x24−x\displaystyle f(x) = x^2\sqrt{4-x}

figure

정답·풀이 보기

f ′(0)=0f\,'(0) = 0 f ′(3.2)=0f\,'(3.2) = 0 f ′(4)f\,'(4) 는 정의되지 않는다

원본 교재 풀이(영어)

f ′(0)=0f\,'(0) = 0 f ′(3.2)=0f\,'(3.2) = 0 f ′(4)f\,'(4) is undefined

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.3절 · 13번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
144.APEX · 3.1절 · 13번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)=1+(x−2)2/3x\displaystyle f(x) = 1+\frac{(x-2)^{2/3}}{x}

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)=1+(x−2)2/3x\displaystyle f(x) = 1+\frac{(x-2)^{2/3}}{x}

figure

정답·풀이 보기

f ′(2)f\,'(2) 는 정의되지 않는다 f ′(6)=0f\,'(6) = 0

원본 교재 풀이(영어)

f ′(2)f\,'(2) is not defined f ′(6)=0f\,'(6) = 0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 56번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
145.APEX · 3.1절 · 14번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)=x4−2x2+13\displaystyle f(x) = \sqrt[3]{x^4-2x^2+1}

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)=x4−2x2+13\displaystyle f(x) = \sqrt[3]{x^4-2x^2+1}

figure

정답·풀이 보기

f ′(−1)f\,'(-1) 과 f ′(1)f\,'(1) 은 모두 정의되지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

Both f ′(−1)f\,'(-1) and f ′(1)f\,'(1) are undefined.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.1절 · 2번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
146.APEX · 3.1절 · 15번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)={x2x≤0x5x>0\displaystyle f(x) = \left\{\begin{array}{cc} x^2 & x\leq 0 \\ x^5 & x> 0 \end{array} \right.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)={x2x≤0x5x>0\displaystyle f(x) = \left\{\begin{array}{cc} x^2 & x\leq 0 \\ x^5 & x> 0 \end{array} \right.

figure

정답·풀이 보기

f ′(0)=0f\,'(0) = 0

원본 교재 풀이(영어)

f ′(0)=0f\,'(0) = 0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.1절 · 3번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
147.APEX · 3.1절 · 16번우리말 번역

연습문제 9–16에서, 그래프에 표시된 점에서 f ′(x)f\,'(x) 의 값을 구하세요.

f(x)={x2x≤0xx>0\displaystyle f(x) = \left\{\begin{array}{cc} x^2 & x\leq 0 \\ x & x> 0 \end{array} \right.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–16, evaluate f ′(x)f\,'(x) at the points indicated in the graph.

f(x)={x2x≤0xx>0\displaystyle f(x) = \left\{\begin{array}{cc} x^2 & x\leq 0 \\ x & x> 0 \end{array} \right.

figure

정답·풀이 보기

f ′(0)f\,'(0) 은 정의되지 않는다

원본 교재 풀이(영어)

f ′(0)f\,'(0) is not defined

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.3절 · 38번
# 극대와 극소그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
148.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
149.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
150.CLP-1 · 2.1절 · 4번우리말 번역

아래 그래프에서 점 x=5x=5 에서의 접선의 기울기를 가능한 한 정확하게 어림하세요.

그림

영어 원문 보기

Give your best approximation of the slope of the tangent line to the graph below at the point x=5x=5.

figure

정답·풀이 보기

그래프에서 f(5)=0.5f(5)=0.5 로 어림하는 것이 적절하다. 두 끝점이 모두 x=5x=5 에 매우 가까우면서 yy 값도 분명하게 읽히는 할선을 찾아야 한다. f(5.25)≈1f(5.25) \approx 1, f(4.75)≈18f(4.75)\approx \frac{1}{8} 로 보인다. x=5x=5 에서 x=5.25x=5.25 까지의 할선의 기울기는 대략 f(5.25)−f(5)5.25−5≈1−.5.25=2\dfrac{f(5.25)-f(5)}{5.25-5}\approx \dfrac{1-.5}{.25}=2 이다. x=5x=5 에서 x=4.75x=4.75 까지의 할선의 기울기는 0.5−185−4.75=32\dfrac{0.5-\frac{1}{8}}{5-4.75}=\dfrac{3}{2} 이다.

그래프는 점점 더 빠르게 증가하므로(점점 더 가팔라지므로) x=5x=5 의 왼쪽에 있는 할선의 기울기가 x=5x=5 의 오른쪽에 있는 할선의 기울기보다 작은 것은 자연스럽다. 또 x=5x=5 에서 더 멀리 떨어진 곳에 끝점이 있는 할선을 잡으면 할선의 기울기가 상당히 크게 달라지는 것을 알 수 있다. 어느 정도 정확한 값을 얻으려면 x=5x=5 에 아주 가까워야 한다.

두 값의 중간을 택하면, 할선의 기울기를 32\frac{3}{2} 과 22 의 평균인 74\frac{7}{4} 로 어림할 수 있다.

접선을 구하는 또 다른 방법은 자를 대고 접선을 정확하게 직접 그려 보는 것이다. 아래 그림에 파란색으로 나타내었다.

그림

곡선보다 직선의 기울기를 구하는 것이 훨씬 쉽고, 이 직선의 기울기는 약 1.5 로 보인다. 하지만 이 그림은 컴퓨터로 그린 것이며, 손으로 정확한 접선을 그리기는 훨씬 어렵다. (그래서 미적분이 필요하다!)

x=5x=5 에서 이 함수의 접선의 실제 기울기는 약 1.4841.484 이다. 그래프만 보고 이 값을 알아내기는 매우 어렵다. 손으로 구할 때는 1.251.25 와 1.751.75 사이의 값으로 추측하면 매우 정확한 것이다.

원본 교재 풀이(영어)

A good approximation from the graph is f(5)=0.5f(5)=0.5. We want to find a secant line whose endpoints are both very close to x=5x=5, but that also give us clear yy-values. It looks like f(5.25)≈1f(5.25) \approx 1, and f(4.75)≈18f(4.75)\approx \frac{1}{8}. The secant line from x=5x=5 to x=5.25x=5.25 has approximate slope f(5.25)−f(5)5.25−5≈1−.5.25=2\dfrac{f(5.25)-f(5)}{5.25-5}\approx \dfrac{1-.5}{.25}=2. The secant line from x=5x=5 to x=4.75x=4.75 has approximate slope 0.5−185−4.75=32\dfrac{0.5-\frac{1}{8}}{5-4.75}=\dfrac{3}{2}.

The graph increases more and more quickly (gets steeper and steeper), so it makes sense that the secant line to the left of x=5x=5 has a smaller slope than the secant line to the right of x=5x=5. Also, if you're taking secant lines that have endpoints farther out from x=5x=5, you'll notice that the slopes of the secant lines change quite dramatically. You have to be very, very close to x=5x=5 to get any kind of accuracy.

If we split the difference, we might approximate the slope of the secant line to be the average of 32\frac{3}{2} and 22, which is 74\frac{7}{4}.

Another way to try to figure out the tangent line is by carefully drawing it in with a ruler. This is shown here in blue:

figure

It's much easier to take the slope of a line than a curve, and this one looks like it has slope about 1.5. However, we drew this with a computer: by hand it's much harder to draw an accurate tangent line. (That's why we need calculus!)

The actual slope of the tangent line to the function at x=5x=5 is about 1.4841.484. This is extremely hard to figure out just from the graph–by hand, a guess between 1.251.25 and 1.751.75 would be very accurate.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.3절 · 16번
# 접선의 방정식그래프·표 해석보통자동 분류
151.CLP-1 · 2.1절 · 5번우리말 번역

아래 그래프에 y=f(x)y=f(x) 의 PP 에서의 접선을 그리세요. 그런 다음, QQ 와 RR 을 지나는 할선의 기울기가 PP 에서의 접선의 기울기와 같도록 그래프 위의 두 점 QQ 와 RR 을 찾으세요.

그림

영어 원문 보기

On the graph below, sketch the tangent line to y=f(x)y=f(x) at PP. Then, find two points QQ and RR on the graph so that the secant line through QQ and RR has the same slope as the tangent line at PP.

figure

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 의 PP 에서의 접선은 (파란색으로 나타낸) 하나뿐이지만, QQ 와 RR 을 잡는 방법은 무수히 많다(빨간색으로 나타낸 것은 그중 한 가지이다). 종이 위에 할선을 쉽게 그리는 한 가지 방법은 접선과 평행한 직선을 아무거나 그은 다음, 그 직선과 y=f(x)y=f(x) 가 만나는 두 점을 고르는 것이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

There is only one tangent line to f(x)f(x) at PP (shown in blue), but there are infinitely many choices of QQ and RR (one possibility shown in red). One easy way to sketch the secant line on paper is to draw any line parallel to the tangent line, and choose two intercepts with y=f(x)y=f(x).

figure

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

아래에 나타낸 곡선에서 접선의 기울기가 00인 점들을 표시하세요.

그림

(나중에 이 점들이 그래프의 모양에 대해 많은 것을 알려 준다는 것을 배우게 됩니다.)

영어 원문 보기

Mark the points where the curve shown below has a tangent line with slope 00.

figure

(Later on, we'll learn how these points tell us a lot about the shape of a graph.)

정답·풀이 보기

(확대해서 본다고 상상할 때) 그래프가 평평해 보이는 곳이면 어디든 접선의 기울기가 0이다. 이런 곳은 세 군데이다.

그림

표시된 점 중 두 개는 각각 낮은 점과 높은 점에 있음에 주목하자. 나중에 접선의 기울기가 0인 이러한 곳을 이용하여 그래프가 가장 큰 값과 가장 작은 값을 갖는 곳을 찾을 것이다.

원본 교재 풀이(영어)

Any place the graph looks flat (if you imagine zooming in) is where the tangent line has slope 0. This occurs three times.

figure

Notice that two of the indicated points are at a low point and a high point, respectively. Later, we'll use these places where the tangent line has slope zero to find where a graph achieves its biggest and smallest values.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.1절 · 5번
# 접선의 방정식그래프·표 해석보통자동 분류
153.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
154.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
155.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
156.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
157.CLP-1 · 2.2절 · 23번우리말 번역

f′(0)=−1f'(0)=-1 이고 다음 값을 갖는 함수 f(x)f(x) 의 그래프를 그리세요.

x−1−12−14−1801814121f(x)−1−12−14−1801814121\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline \mathbf{x} & -1 & -\frac{1^{ }}{2_{ }} & -\frac{1}{4} & -\frac{1}{8} & 0 & \frac{1}{8} & \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & 1 \\ \hline \mathbf{f(x)} & -1 & -\frac{1^{ }}{2_{ }} & -\frac{1}{4} & -\frac{1}{8} & 0 & \frac{1}{8} & \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & 1 \\ \hline \end{array}

참고: 점들이 뚜렷한 규칙을 이루는 것처럼 보이더라도, 점들만으로 함수의 모양을 항상 짐작할 수 있는 것은 아니다.

영어 원문 보기

Sketch a function f(x)f(x) with f′(0)=−1f'(0)=-1 that takes the following values:

x−1−12−14−1801814121f(x)−1−12−14−1801814121\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline \mathbf{x} & -1 & -\frac{1^{ }}{2_{ }} & -\frac{1}{4} & -\frac{1}{8} & 0 & \frac{1}{8} & \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & 1 \\ \hline \mathbf{f(x)} & -1 & -\frac{1^{ }}{2_{ }} & -\frac{1}{4} & -\frac{1}{8} & 0 & \frac{1}{8} & \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & 1 \\ \hline \end{array}

Remark: you can't always guess the behaviour of a function from its points, even if the points seem to be making a clear pattern.

정답·풀이 보기

가능한 답은 여러 가지이며, 여기서는 그중 하나를 보인다.

그림

핵심은 주어진 몇 개의 점이 어떤 규칙을 암시하기는 하지만 그 규칙을 보장하지는 않는다는 것을 깨닫는 것이다. 알고 있는 점은 아홉 개뿐이며, 그 사이에서는 어떤 일이든 일어날 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

Many answers are possible; here is one.

figure

The key is to realize that the few points you're given suggest a pattern, but don't guarantee it. You only know nine points; anything can happen in between.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 28번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석도전자동 분류
158.CLP-1 · 2.4절 · 7번우리말 번역

y=x3y=x^3 의 그래프에 대하여 x=12x=\dfrac{1}{2} 에서의 접선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the equation of the tangent line to the graph of y=x3y=x^3 at x=12x=\dfrac{1}{2}.

정답·풀이 보기

이미 ddxx=1\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}x=1 이고 ddxx2=2x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}x^2=2x 임을 알고 있으므로, x3=(x)(x2)x^3=(x)(x^2) 으로 쓰면 x3x^3 의 도함수를 구할 수 있다.

ddxx3=ddx(x)(x2)=(1)(x2)+(x)(2x)=3x2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} x^3 =\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} (x)(x^2) = (1)(x^2)+(x)(2x)=3x^2

이를 x=12x=\frac{1}{2} 에서 계산하면 34\frac{3}{4} 을 얻는다. 또한 (12)3=18\left( \frac{1}{2}\right)^3=\frac{1}{8} 이므로, 접선의 방정식은 다음과 같다.

y−18=34⋅(x−12).\begin{aligned} y - \frac{1}{8} = \frac{3}{4}\cdot \left(x-\frac{1}{2}\right). \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We already know that ddxx=1\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}x=1 and ddxx2=2x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}x^2=2x, so we can compute the derivative of x3x^3 by writing x3=(x)(x2)x^3=(x)(x^2),

ddxx3=ddx(x)(x2)=(1)(x2)+(x)(2x)=3x2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} x^3 =\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} (x)(x^2) = (1)(x^2)+(x)(2x)=3x^2

When this is evaluated at x=12x=\frac{1}{2} we get 34\frac{3}{4}. Since we also compute (12)3=18\left( \frac{1}{2}\right)^3=\frac{1}{8}, the equation of the tangent line is

y−18=34⋅(x−12).\begin{aligned} y - \frac{1}{8} = \frac{3}{4}\cdot \left(x-\frac{1}{2}\right). \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.4절 · 17번
# 다항함수의 미분법그래프·표 해석보통자동 분류
159.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
160.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

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