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

25문제 · 2 / 2쪽

21.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
22.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
23.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
24.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
25.Active Calculus · 1.4절 · 11번우리말 번역

함수 g(x)=x2−x+3g(x) = x^2 - x + 3 을 생각하세요.

(a) 도함수의 극한 정의를 이용하여 g′(x)g'(x) 의 식을 구하세요. (b) 그래픽 도구를 이용하여 y=g(x)y = g(x) 와 구한 y=g′(x)y = g'(x) 의 그래프를 함께 그리세요. 구한 g′(x)g'(x) 의 식이 예상한 그래프를 만들어 내나요? (c) 도함수의 극한 정의를 이용하여 p(x)=5x2−4x+12p(x) = 5x^2 - 4x + 12 일 때 p′(x)p'(x) 의 식을 구하세요. (d) 구한 g′(x)g'(x) 와 p′(x)p'(x) 의 식을 비교하고 차이점을 설명하세요. 상수 5, 4, 12, 3 은 결과에 어떤 영향을 주나요?

영어 원문 보기

Consider the function g(x)=x2−x+3g(x) = x^2 - x + 3.

(a) Use the limit definition of the derivative to determine a formula for g′(x)g'(x). (b) Use a graphing utility to plot both y=g(x)y = g(x) and your result for y=g′(x)y = g'(x); does your formula for g′(x)g'(x) generate the graph you expected? (c) Use the limit definition of the derivative to find a formula for p′(x)p'(x) where p(x)=5x2−4x+12p(x) = 5x^2 - 4x + 12. (d) Compare and contrast the formulas for g′(x)g'(x) and p′(x)p'(x) you have found. How do the constants 5, 4, 12, and 3 affect the results?

정답·풀이 보기

(a) 정의에 의하여 g′(x)=lim⁡h→0g(x+h)−g(x)h=lim⁡h→0(x+h)2−(x+h)+3−(x2−x+3)h=lim⁡h→0x2+2xh+h2−x−h+3−x2+x−3h=lim⁡h→02xh+h2−hh=lim⁡h→0h(2x+h−1)h=lim⁡h→0(2x+h−1)=2x−1 .\begin{aligned}g'(x) &= \lim_{h \to 0} \frac{g(x+h)-g(x)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{(x+h)^2 - (x+h) + 3 - (x^2 - x + 3)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{x^2 + 2xh + h^2 - x-h + 3 - x^2 + x - 3}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{2xh + h^2 - h}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{h(2x + h - 1)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} (2x + h - 1) \\ &= 2x - 1\end{aligned}\,. (b) 원래의 이차함수 g(x) = x 2 - x + 3 과 그 도함수 g&#39;(x) = 2x - 1 의 그래프이다. 그래프에서 g&#39;(x) 가 x축과 만나는 위치는 g(x) 가 수평 위 그림에는 gg 와 g′g' 의 그래프가 함께 그려져 있다. 점 (0.5,2.75)(0.5, 2.75) 는 이차함수 gg 의 꼭짓점이고, 이 점에서 g(x)g(x) 의 접선의 기울기는 0 이다. 이는 y=g′(x)y=g'(x) 가 xx축과 만나는 점 (0.5,0)(0.5, 0) 과 일치한다. 또한 x<0.5x < 0.5 일 때 g′(x)g'(x) 는 음수인데, 이는 gg 가 감소하고 접선의 기울기가 음수인 구간에 해당한다. 마찬가지로 x>0.5x > 0.5 일 때 g′g' 의 값은 양수이며, 이는 원래 함수 gg 에서 볼 수 있는 기울기의 값과 일치한다. (c) 정의에 의하여 p′(x)=lim⁡h→0p(x+h)−p(x)h=lim⁡h→05(x+h)2−4(x+h)+12−(5x2−4x+12)h=lim⁡h→05x2+10xh+5h2−4x−4h+12−5x2+4x−12h=lim⁡h→010xh+5h2−4hh=lim⁡h→0h(10x+5h−4)h=lim⁡h→0(10x+5h−4)=10x−4 .\begin{aligned}p'(x) &= \lim_{h \to 0} \frac{p(x+h)-p(x)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{5(x+h)^2 - 4(x+h) + 12 - (5x^2 - 4x + 12)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{5x^2 + 10xh + 5h^2 - 4x-4h + 12 - 5x^2 + 4x - 12}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{10xh + 5h^2 - 4h}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{h(10x + 5h - 4)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} (10x + 5h - 4) \\ &= 10x - 4\end{aligned}\,. (d) g(x)=x2−x+3g(x) = x^2 - x + 3 에 대하여 g′(x)=2x−1g'(x) = 2x - 1 임을 구하였다. p(x)=5x2−4x+12p(x) = 5x^2 - 4x + 12 에 대하여 p′(x)=10x−4p'(x) = 10x - 4 임을 구하였다. 상수 33 과 1212 는 결과에 전혀 영향을 주지 않는 것으로 보이는데, 이 수들은 gg 와 pp 의 그래프를 세로 방향으로 평행이동할 뿐 기울기는 전혀 바꾸지 않으므로 타당하다. p(x)p(x) 의 일차항의 계수 −4-4 는 p′(x)=10x−4p'(x)= 10x - 4 에서 “−4-4”로 나타나는 것으로 보인다. 이 또한, 일차함수 L(x)=−4xL(x) = -4x 만 생각하면 기울기가 어디서나 −4-4 라는 사실에 비추어 타당하다. 이는 g(x)=x2−x+3g(x) = x^2 - x + 3 의 일차항의 계수 −1-1 이 g′(x)=2x−1g'(x) = 2x - 1 에서 상수 −1-1 로 나타나는 것과 대비된다. 마지막으로, (x)=5x2−4x+12(x) = 5x^2 - 4x + 12 의 최고차항의 계수 55 는 p′(x)=10x−4p'(x) = 10x -4 에서 계수 “1010”이 되게 한다. 이는 y=5x2y = 5x^2 만 생각하면 55 때문에 그래프가 y=x2y = x^2 의 그래프보다 55배 가파르게 되어 도함수에도 그만큼 비례하여 영향을 주기 때문이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) By definition, g′(x)=lim⁡h→0g(x+h)−g(x)h=lim⁡h→0(x+h)2−(x+h)+3−(x2−x+3)h=lim⁡h→0x2+2xh+h2−x−h+3−x2+x−3h=lim⁡h→02xh+h2−hh=lim⁡h→0h(2x+h−1)h=lim⁡h→0(2x+h−1)=2x−1 .\begin{aligned}g'(x) &= \lim_{h \to 0} \frac{g(x+h)-g(x)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{(x+h)^2 - (x+h) + 3 - (x^2 - x + 3)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{x^2 + 2xh + h^2 - x-h + 3 - x^2 + x - 3}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{2xh + h^2 - h}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{h(2x + h - 1)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} (2x + h - 1) \\ &= 2x - 1\end{aligned}\,. (b) A plot of the original quadratic function g(x) = x 2 - x + 3 along with its derivative, g&#39;(x) = 2x - 1. In the graph, we notice how g&#39;(x) crosses the x-axis at the same location where g(x) has a horiz In the above figure, we see plots of both gg and g′g'. We observe that the point (0.5,2.75)(0.5, 2.75) is the vertex of the quadratic function gg, and at this point the slope of the tangent line to g(x)g(x) is zero. This aligns with the point (0.5,0)(0.5, 0) where y=g′(x)y=g'(x) crosses the xx-axis. In addition, we note that g′(x)g'(x) is negative for x<0.5x < 0.5, which corresponds to where gg is decreasing and has tangent lines with slopes that are negative. Similarly, the values of g′g' are positive for x>0.5x > 0.5, which align with the values of slopes we see on the original function gg. (c) By definition, p′(x)=lim⁡h→0p(x+h)−p(x)h=lim⁡h→05(x+h)2−4(x+h)+12−(5x2−4x+12)h=lim⁡h→05x2+10xh+5h2−4x−4h+12−5x2+4x−12h=lim⁡h→010xh+5h2−4hh=lim⁡h→0h(10x+5h−4)h=lim⁡h→0(10x+5h−4)=10x−4 .\begin{aligned}p'(x) &= \lim_{h \to 0} \frac{p(x+h)-p(x)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{5(x+h)^2 - 4(x+h) + 12 - (5x^2 - 4x + 12)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{5x^2 + 10xh + 5h^2 - 4x-4h + 12 - 5x^2 + 4x - 12}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{10xh + 5h^2 - 4h}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{h(10x + 5h - 4)}{h} \\ &= \lim_{h \to 0} (10x + 5h - 4) \\ &= 10x - 4\end{aligned}\,. (d) For g(x)=x2−x+3g(x) = x^2 - x + 3, we found that g′(x)=2x−1g'(x) = 2x - 1. For p(x)=5x2−4x+12p(x) = 5x^2 - 4x + 12, we determined that p′(x)=10x−4p'(x) = 10x - 4. The constants 33 and 1212 don't seem to affect the results at all, and that makes sense because those numbers only serve to shift the graphs of gg and pp vertically, which does nothing to change the slope. The coefficient −4-4 on the linear term in p(x)p(x) appears to make the “−4-4” appear in p′(x)=10x−4p'(x)= 10x - 4. That, too, makes sense in light of the fact that if we considered only the linear function L(x)=−4xL(x) = -4x, the slope would everywhere be −4-4, in contrast to the coefficent −1-1 found on the linear term in g(x)=x2−x+3g(x) = x^2 - x + 3, which leads to the constant −1-1 in g′(x)=2x−1g'(x) = 2x - 1. Finally, the leading coefficient 55 in (x)=5x2−4x+12(x) = 5x^2 - 4x + 12 leads to the coefficient of “1010” in p′(x)=10x−4p'(x) = 10x -4. This makes sense because if we considered only y=5x2y = 5x^2, the 55 would make the graph 55 times as steep as the graph of y=x2y = x^2, and thus it affects the derivative proportionately.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.2절 · 38번
# 도함수의 뜻그래프·표 해석자동 분류
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