Explain whether a concave-down function has to cross y=0 for some value of x.
풀이 보기
'반드시 ~이다'를 부정하려면 그렇지 않은 예(반례) 하나만 찾으면 돼요.
1
위로 볼록의 뜻을 떠올려요. 위로 볼록은 f′′<0 이라는 뜻이에요. 그래프가 모양만 위로 볼록할 뿐, 높이가 어디에 있는지는 정해 주지 않아요.
2
반례를 찾아요.y=−x2−1 을 보세요. y′′=−2<0 이라 어디서나 위로 볼록이지만, −x2−1≤−1<0 이라 x 축 아래에만 있어서 y=0 을 지나지 않아요. 또 y=x 도 x>0 에서 y′′<0 으로 위로 볼록이지만 x>0 인 부분에서는 y>0 이라 y=0 을 지나지 않아요.
3
결론을 내려요. 반례가 있으므로 위로 볼록한 함수가 반드시 y=0 을 지나는 것은 아니에요.
답
거짓. 예를 들어 y=−x2−1 (또는 y=x 의 x>0 부분)은 위로 볼록하지만 y=0 을 지나지 않는다
If f(x) has three roots, then it has 1 inflection point.
풀이 보기
근이 3개이면 롤의 정리를 두 번 써서 f′′ 의 근이 있음을 알 수 있지만, 변곡점의 개수까지는 함수의 종류에 따라 달라요.
1
롤의 정리를 두 번 써 봐요. 근이 a<b<c 이면 f(a)=f(b)=0 이므로 (a,b) 에서 f′ 의 근이 하나, (b,c) 에서도 하나 있어요. 이 두 근 사이에 다시 롤의 정리를 쓰면 f′′ 의 근이 적어도 하나 있어요.
2
삼차함수라면 맞아요.f 가 삼차함수이면 f′′ 는 일차식이라 근이 정확히 하나이고 그 앞뒤에서 부호가 바뀌어요. 그러므로 변곡점이 정확히 1 개예요. 원본 답의 '참, 도함수를 살펴보세요'는 이 경우를 말해요.
3
일반 함수에서는 틀려요.f(x)=x4−x2=x2(x−1)(x+1) 은 근이 0,±1 의 3개지만 f′′(x)=12x2−2 의 부호가 x=±61 에서 바뀌어 변곡점이 2 개예요. 또 sinx 처럼 근이 많은 함수도 있어요. 그래서 함수에 대한 조건 없이는 '변곡점이 정확히 1개'라고 할 수 없어요.
답
일반적으로는 거짓(반례 y=x4−x2: 근 3개, 변곡점 2개). 삼차함수라면 참이다
자주 하는 실수
근의 개수와 변곡점의 개수가 늘 같다고 생각하는 실수가 있어요. 변곡점은 f′′ 의 부호 변화로 정해져요.
참고: 원본 교재의 답과 다르게 풀었어요 — 원본은 '참'인데, 함수의 종류(삼차함수 등)가 문제에 적혀 있지 않아 일반 함수로는 반례가 있어요. 원문에 '삼차함수'라는 전제가 있었는지 확인이 필요해요.
연습문제 27–30에서 매개변수 a, b를 포함한 함수가 주어져 있다. a와 b에 대한 식으로 f의 임계점과 변곡점 후보를 설명하세요.
f(x)=x2+b2a
영어 원문 보기
In Exercises 27–30, a function with the parameters a and b are given. Describe the critical points and possible points of inflection of f in terms of a and b.
연습문제 27–30에서 매개변수 a, b를 포함한 함수가 주어져 있다. a와 b로 f의 임계점과 변곡점이 될 수 있는 점을 설명하세요.
f(x)=ax2+bx+1
영어 원문 보기
In Exercises 27–30, a function with the parameters a and b are given. Describe the critical points and possible points of inflection of f in terms of a and b.
연습문제 27–30에서 매개변수 a, b를 포함한 함수가 주어져 있다. a와 b로 f의 임계점과 변곡점이 될 수 있는 점을 설명하세요.
f(x)=sin(ax+b)
영어 원문 보기
In Exercises 27–30, a function with the parameters a and b are given. Describe the critical points and possible points of inflection of f in terms of a and b.
f(x)=sin(ax+b)
정답·풀이 보기
임계점: x=anπ/2−b, 여기서 n은 홀수인 정수이다
변곡점: (nπ−b)/a, 여기서 n은 정수이다.
원본 교재 풀이(영어)
Critical points: x=anπ/2−b, where n is an odd integer
Points of inflection: (nπ−b)/a, where n is an integer.
연습문제 27–30에서 매개변수 a, b를 포함한 함수가 주어져 있다. a와 b로 f의 임계점과 변곡점이 될 수 있는 점을 설명하세요.
f(x)=(x−a)(x−b)
영어 원문 보기
In Exercises 27–30, a function with the parameters a and b are given. Describe the critical points and possible points of inflection of f in terms of a and b.
f(x)=(x−a)(x−b)
정답·풀이 보기
임계점: x=(a+b)/2
변곡점: 없음
원본 교재 풀이(영어)
Critical point: x=(a+b)/2
Points of inflection: none
x2+y2=1 이 주어졌을 때, 음함수 미분을 이용하여 dxdy 와 dx2d2y 을 구하세요. 이 결과를 이용하여 단위원의 그래프 개형이 타당함을 설명하세요.
영어 원문 보기
Given x2+y2=1, use implicit differentiation to find dxdy and dx2d2y. Use this information to justify the sketch of the unit circle.
정답·풀이 보기
dxdy=−x/y 이므로 함수는 제2사분면과 제4사분면에서 증가하고, 제1사분면과 제3사분면에서 감소한다.
dx2d2y=−1/y−x2/y3 이고, 이 값은 y<0 일 때 양수이고 y>0 일 때 음수이다. 따라서 함수는 제1사분면과 제2사분면에서 위로 볼록하고, 제3사분면과 제4사분면에서 아래로 볼록하다.
원본 교재 풀이(영어)
dxdy=−x/y, so the function is increasing in second and fourth quadrants, decreasing in the first and third quadrants.
dx2d2y=−1/y−x2/y3, which is positive when y<0 and is negative when y>0. Hence the function is concave down in the first and second quadrants and concave up in the third and fourth quadrants.
함수 f(x) 가 다음과 같이 주어졌다고 하자.
f(x)=x2−9g(x)
여기서 g(x) 도 함수이다. 참 또는 거짓: f(x) 는 x=−3 에서 수직 점근선을 갖는다.
영어 원문 보기
Suppose f(x) is a function given by
f(x)=x2−9g(x)
where g(x) is also a function. True or false: f(x) has a vertical asymptote at x=−3.
정답·풀이 보기
일반적으로 이것은 거짓이다. 예를 들어 함수 f(x)=x2−9x2−9 은 정의역의 모든 점에서 1 과 같으므로(그리고 x=±3 일 때는 정의되지 않으므로) 수직 점근선이 없다.
그러나 f(x) 가 x=−3 에서 수직 점근선을 갖는 것은 분명히 가능하다. 예를 들어 f(x)=x2−91 은 x=−3 에서 수직 점근선을 갖는다. 더 일반적으로, g(x) 가 연속이고 g(−3)=0 이면
f(x) 는 x=−3 에서 수직 점근선을 갖는다.
원본 교재 풀이(영어)
In general, this is false. For example, the function f(x)=x2−9x2−9 has no vertical asymptotes, because it is equal to 1 in every point in its domain (and is undefined when x=±3).
However, it is certainly possible that f(x) has a vertical asymptote at x=−3. For example, f(x)=x2−91 has a vertical asymptote at x=−3. More generally, if g(x) is continuous and g(−3)=0,
then f(x) has a vertical asympotote at x=−3.
함수 f(x), g(x), h(x), k(x) 를 곡선 y=A(x) 부터 y=D(x) 까지와 짝지으세요.
f(x)=x2+1g(x)=x2−1h(x)=x2+4k(x)=x2−4
영어 원문 보기
Match the functions f(x), g(x), h(x), and k(x) to the curves y=A(x) through y=D(x).
f(x)=x2+1g(x)=x2−1h(x)=x2+4k(x)=x2−4
정답·풀이 보기
x2+1 과 x2+4 는 항상 양수이므로 f(x) 와 h(x) 는 모든 실수에서 정의된다. 따라서 f(x) 와 h(x) 는 A(x) 와 B(x) 에 대응한다. 어느 것이 어느 것일까? A(0)=1=f(0) 이고 B(0)=2=h(0) 이므로 A(x)=f(x) 이고
B(x)=h(x) 이다.
그러면 g(x) 와 k(x) 가 C(x) 와 D(x) 에 대응한다. g(x) 의 정의역은 x2−1≥0 인 모든 x 이다. 즉 ∣x∣≥1 이며, C(x) 와 같다.
k(x) 의 정의역은 x2−4≥0 인 모든 x 이다. 즉 ∣x∣≥2 이며, D(x) 와 같다.
따라서 C(x)=g(x) 이고 D(x)=k(x) 이다.
원본 교재 풀이(영어)
Since x2+1 and x2+4 are always positive, f(x) and h(x) are defined over all real numbers. So, f(x) and h(x) correspond to A(x) and B(x). Which is which? A(0)=1=f(0) while B(0)=2=h(0), so A(x)=f(x) and
B(x)=h(x).
That leaves g(x) and k(x) matching to C(x) and D(x). The domain of g(x) is all x such that x2−1≥0. That is, ∣x∣≥1, like C(x).
The domain of k(x) is all x such that x2−4≥0. That is, ∣x∣≥2, like D(x).
So, C(x)=g(x) and D(x)=k(x).
p 는 e2 또는 e21 임을 알 수 있지만, 둘 중 하나를 정해야 한다. 두 경우 모두 f(0)=2 이다. f(x) 의 정의역을 생각해 보자. log2(x+p) 는 음수가 아니므로 제곱근은 정의역을 제한하지 않는다. 그러나 로그는 양수에 대해서만 취할 수 있다. 따라서 정의역은 다음과 같다.
x의조건: x의조건: x+p>0x>−p
p=e21 이면 f(x) 의 정의역은 (−e21,∞) 이다. 특히 −e21>−1 이므로 f(x) 의 정의역은 x=−1 을 포함하지 않는다. 그런데 그래프에서 f(−1) 이 존재함이 분명하다. 따라서 p=e2 이다.
(b) 이제 b 가 무엇인지 알아내야 한다.
b 는 f(x) 의 정의역의 끝이고, 정의역은 이미 구했듯이 (−p,∞) 이다. 따라서 b=−p=−e2 이다.
(간단한 확인: e≈2.7 로 놓으면 −e2=−7.29 이고, 이는 그래프와 대체로 맞아 보인다.)
(c) x절편은 f(x)=0 이 되는 x 의 값이다.
001x=log2(x+p)=log(x+p)=x+p=1−p=1−e2
x절편은 1−e2 이다.
(또 다른 간단한 확인: 구한 x절편은 수직 점근선에서 거리가 1만큼 떨어져 있고, 이는 그래프와 대체로 맞아 보인다.)
원본 교재 풀이(영어)
(a) Since f(0)=2, we solve
2logppp=log2(0+p)=log2p=∣logp∣=±2=e±2=e2 or p=e21
We know that p is e2 or e21, but we have to decide between the two. In both cases, f(0)=2. Let's consider the domain of f(x). Since log2(x+p) is never negative, the square root does not restrict our domain. However, we can only take the logarithm of positive numbers. Therefore, the domain is
x such that x such that x+p>0x>−p
If p=e21, then the domain of f(x) is (−e21,∞). In particular, since −e21>−1, the domain of f(x) does not include x=−1. However, it is clear from the graph that f(−1) exists. So, p=e2.
(b) Now, we need to figure out what b is.
Notice that b is the end of the domain of f(x), which we already found to be (−p,∞). So, b=−p=−e2.
(As a quick check, if we take e≈2.7, then −e2=−7.29, and this looks about right on the graph.)
(c) The x-intercept is the value of x for which f(x)=0:
001x=log2(x+p)=log(x+p)=x+p=1−p=1−e2
The x-intercept is 1−e2.
(As another quick check, the x-intercept we found is a distance of 1 from the vertical asymptote, and this looks about right on the graph.)
수직 점근선은 함수가 무한히 커지는 곳에서 생긴다. 유리함수에서는 분모가 0이 될 때에만 이런 일이 일어날 수 있다. 이 문제에서는 x=3 일 때 분모가 0이고, 이때 분자는 147 이다. 즉 x 가 3에 한없이 가까워지면 분자는 147에 한없이 가까워지고 분모는 0에 한없이 가까워지므로, ∣f(x)∣ 는 한없이 커진다. 따라서 x=3 에서 수직 점근선이 있다.
수평 점근선은 x 가 양의 무한대와 음의 무한대로 갈 때의 극한을 구하여 찾는다. 이 문제에서는 두 극한이 같으므로 풀이를 하나로 합쳐 쓴다.
Vertical asymptotes occur where the function blows up. In rational functions, this can only happen when the denominator goes to 0. In our case, the denominator is 0 when x=3, and in this case the numerator is 147. That means that as x gets closer and closer to 3, the numerator gets closer and closer to 147 while the denominator gets closer and closer to 0, so ∣f(x)∣ grows without bound. That is, there is a vertical asymptote at x=3.
The horizontal asymptotes are found by taking the limits as x goes to infinity and negative infinity. In our case, they are the same, so we condense our work.
x→±∞lim3x3−81x(2x+1)(x−7)where a, b, ad c are some constants. Remember, for rational functions, you can figure out the end behaviour by looking only at the terms with the highest degree–the others won’t matter, so we don’t bother finding them. From here, we divide the numerator and denominator by the highest power of x in the denominator, x3.=x→±∞lim3x3−812x3+ax2+bx+c=x→±∞lim3x3−812x3+ax2+bx+c(x31x31)=x→±∞lim3−x3812+xa+x2b+x3c=3−02+0+0+0=32
So there is a horizontal asymptote of y=32 both as x→∞ and as x→−∞.
Since f(x) is continuous over all real numbers, it has no vertical asymptote.
To find the horizontal asymptotes, we evaluate
x→±∞limf(x).
x→∞lim103x−7So, there’s no horizontal asymptote as x→∞.x→−∞lim103x−7=let X=3x−7X→∞lim10X=∞=let X=3x−7X→−∞lim10X=let X′=−XX′→∞lim10−X′=X′→∞lim10X′1=0