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

7문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 3.2절 · 36번우리말 풀이

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

[계산기 사용] f(x)=x3+1f(x)=x^3+1

영어 원문 보기

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

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

풀이 보기

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

  1. 1

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

  2. 2

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

  3. 3

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

답

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

자주 하는 실수

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

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=3x2{f}^{'}(x)=3{x}^{2}

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

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 12번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석기본
2.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
3.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
4.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
5.CLP-1 · 2.2절 · 4번우리말 번역

f(x)=x3f(x) = x^3 이 x=0x = 0 에서 미분가능하다는 것이 무엇을 뜻하는지 극한을 이용하여 서술하세요.

영어 원문 보기

State, in terms of a limit, what it means for f(x)=x3f(x) = x^3 to be differentiable at x=0x = 0.

정답·풀이 보기

정의에 따라 극한 lim⁡h→0f(h)−f(0)h=lim⁡h→0h3−0h\lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(h)-f(0)}{h} =\lim_{h\rightarrow 0}\frac{h^3-0}{h} 이 존재하면 f(x)=x3f(x) = x^3 은 x=0x = 0 에서 미분가능하다.

원본 교재 풀이(영어)

By definition, f(x)=x3f(x) = x^3 is differentiable at x=0x = 0 if the limit lim⁡h→0f(h)−f(0)h=lim⁡h→0h3−0h\lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(h)-f(0)}{h} =\lim_{h\rightarrow 0}\frac{h^3-0}{h} exists.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 12번
# 도함수의 뜻계산기본자동 분류
6.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
7.CLP-1 · 2.2절 · 8번우리말 번역

s(t)s(t) 가 함수이고, tt 는 초 단위로, ss 는 미터 단위로 측정된다고 하자. 이때 s′(t)s'(t) 의 단위를 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose s(t)s(t) is a function, with tt measured in seconds, and ss measured in metres. What are the units of s′(t)s'(t)?

정답·풀이 보기

도함수의 정의를 이용하면, s′(t)=lim⁡h→0s(t+h)−s(t)hs'(t)=\lim_{h \to 0}\frac{s(t+h)-s(t)}{h} 분자의 단위는 미터이고, 분모의 단위는 초이다(분모는 함수의 입력의 변화에서 나오기 때문이다). 따라서 s′(t)s'(t) 의 단위는 초당 미터이다.

참고: 위치 함수의 도함수가 속도를 준다는 것을 배웠다. 이 예에서 위치는 미터로 주어지고, 속도는 초당 미터로 측정된다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the definition of the derivative, s′(t)=lim⁡h→0s(t+h)−s(t)hs'(t)=\lim_{h \to 0}\frac{s(t+h)-s(t)}{h} The units of the numerator are meters, and the units of the denominator are seconds (since the denominator comes from the change in the input of the function). So, the units of s′(t)s'(t) are metres per second.

Remark: we learned that the derivative of a position function gives velocity. In this example, the position is given in metres, and the velocity is measured in metres per second.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.2절 · 9번
# 도함수의 뜻활용기본자동 분류