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

3문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 4.5절 · 30번우리말 풀이

다음 문제에서 a. ff 가 아래로 볼록 또는 위로 볼록한 구간, b. ff 의 변곡점을 구하세요.

f(x)=x3−4x2+x+2f(x)=x^3-4x^2+x+2

영어 원문 보기

For the following exercises, determine a. intervals where ff is concave up or concave down, and b. the inflection points of f.f.

f(x)=x3−4x2+x+2f(x)={x}^{3}-4{x}^{2}+x+2

풀이 보기

이계도함수 f′′f'' 의 부호가 양수이면 아래로 볼록, 음수이면 위로 볼록이고, 부호가 바뀌는 점이 변곡점이에요.

  1. 1

    이계도함수를 구해요. f′(x)=3x2−8x+1f'(x)=3x^2-8x+1 이고 다시 미분하면 f′′(x)=6x−8f''(x)=6x-8

  2. 2

    f′′=0f''=0 인 점을 찾아요. 6x−8=06x-8=0 에서 x=43x=\dfrac43 이에요.

  3. 3

    a: 부호를 구간별로 살펴요. x>43x>\tfrac43 이면 f′′(x)>0f''(x)>0 이라 아래로 볼록이고, x<43x<\tfrac43 이면 f′′(x)<0f''(x)<0 이라 위로 볼록이에요.

  4. 4

    b: 변곡점이에요. x=43x=\tfrac43 의 앞뒤에서 f′′f'' 의 부호가 바뀌므로 변곡점이에요. yy 좌표는 f ⁣(43)=6427−649+43+2=−3827f\!\left(\tfrac43\right)=\tfrac{64}{27}-\tfrac{64}{9}+\tfrac43+2=-\tfrac{38}{27} 이므로 변곡점은 (43,−3827)\left(\tfrac43,-\tfrac{38}{27}\right) 예요.

답

a. x>43x>\frac43 에서 아래로 볼록, x<43x<\frac43 에서 위로 볼록 b. 변곡점 x=43x=\frac43, 즉 (43,−3827)\left(\frac43,-\frac{38}{27}\right)

자주 하는 실수

f′′(x)=0f''(x)=0 인 점이라고 해서 모두 변곡점은 아니에요. 앞뒤 부호가 바뀌는지 확인하세요.

원본 교재 풀이(영어)

a. Concave up for x>43,x>\frac{4}{3}, concave down for x<43x<\frac{4}{3} b. Inflection point at x=43x=\frac{4}{3}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.5절 · 6번
# 함수의 그래프 그리기계산보통
2.CLP-1 · 3.6절 · 4번우리말 번역

f(x)=x(2x+1)(x−7)3x3−81f(x)=\dfrac{x(2x+1)(x-7)}{3x^3-81} 의 모든 점근선을 구하세요.

영어 원문 보기

Find all asymptotes of f(x)=x(2x+1)(x−7)3x3−81f(x)=\dfrac{x(2x+1)(x-7)}{3x^3-81}.

정답·풀이 보기

수직 점근선은 함수가 무한히 커지는 곳에서 생긴다. 유리함수에서는 분모가 0이 될 때에만 이런 일이 일어날 수 있다. 이 문제에서는 x=3x=3 일 때 분모가 0이고, 이때 분자는 147147 이다. 즉 xx 가 3에 한없이 가까워지면 분자는 147에 한없이 가까워지고 분모는 0에 한없이 가까워지므로, ∣f(x)∣|f(x)| 는 한없이 커진다. 따라서 x=3x=3 에서 수직 점근선이 있다.

수평 점근선은 xx 가 양의 무한대와 음의 무한대로 갈 때의 극한을 구하여 찾는다. 이 문제에서는 두 극한이 같으므로 풀이를 하나로 합쳐 쓴다.

lim⁡x→±∞x(2x+1)(x−7)3x3−81=lim⁡x→±∞2x3+ax2+bx+c3x3−81여기서 a, b, c 는 어떤 상수이다. 유리함수에서는 최고차항만 보면 양 끝에서의 변화 양상을 알 수 있고 나머지 항은 영향을 주지 않으므로, 그 값을 굳이 구하지 않는다는 점을 기억하자. 이제 분자와 분모를 분모의 최고차항인 x3 으로 나눈다.=lim⁡x→±∞2x3+ax2+bx+c3x3−81(1x31x3)=lim⁡x→±∞2+ax+bx2+cx33−81x3=2+0+0+03−0=23\begin{aligned} \lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{x(2x+1)(x-7)}{3x^3-81} &=\lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{2x^3+ax^2+bx+c}{3x^3-81} \\ \text{여기서 $a$, $b$, $c$ 는 어떤 상수이다. 유리함수에서는 최고차항만 보면 양 끝에서의 변화 양상을 알 수 있고 나머지 항은 영향을 주지 않으므로, 그 값을 굳이 구하지 않는다는 점을 기억하자. 이제 분자와 분모를 분모의 최고차항인 $x^3$ 으로 나눈다.} \\ &=\lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{2x^3+ax^2+bx+c}{3x^3-81}\left(\frac{\tfrac{1}{x^3}}{\tfrac{1}{x^3}}\right)\\ &=\lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{2+\tfrac{a}{x}+\tfrac{b}{x^2}+\tfrac{c}{x^3}}{3-\tfrac{81}{x^3}}\\ &=\dfrac{2+0+0+0}{3-0}=\frac{2}{3} \end{aligned}

따라서 x→∞x \to \infty 일 때와 x→−∞x \to -\infty 일 때 모두 수평 점근선 y=23y=\dfrac{2}{3} 가 있다.

원본 교재 풀이(영어)

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=3x=3, and in this case the numerator is 147147. That means that as xx 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)∣|f(x)| grows without bound. That is, there is a vertical asymptote at x=3x=3.

The horizontal asymptotes are found by taking the limits as xx goes to infinity and negative infinity. In our case, they are the same, so we condense our work.

lim⁡x→±∞x(2x+1)(x−7)3x3−81=lim⁡x→±∞2x3+ax2+bx+c3x3−81where 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.=lim⁡x→±∞2x3+ax2+bx+c3x3−81(1x31x3)=lim⁡x→±∞2+ax+bx2+cx33−81x3=2+0+0+03−0=23\begin{aligned} \lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{x(2x+1)(x-7)}{3x^3-81} &=\lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{2x^3+ax^2+bx+c}{3x^3-81} \\ \text{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, $x^3$.} \\ &=\lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{2x^3+ax^2+bx+c}{3x^3-81}\left(\frac{\tfrac{1}{x^3}}{\tfrac{1}{x^3}}\right)\\ &=\lim_{x \to \pm \infty}\dfrac{2+\tfrac{a}{x}+\tfrac{b}{x^2}+\tfrac{c}{x^3}}{3-\tfrac{81}{x^3}}\\ &=\dfrac{2+0+0+0}{3-0}=\frac{2}{3} \end{aligned}

So there is a horizontal asymptote of y=23y=\dfrac{2}{3} both as x→∞x \to \infty and as x→−∞x \to -\infty.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 5번
# 함수의 그래프 그리기계산보통자동 분류
3.CLP-1 · 3.6절 · 5번우리말 번역

f(x)=103x−7f(x)=10^{3x-7} 의 모든 점근선을 구하세요.

영어 원문 보기

Find all asymptotes of f(x)=103x−7f(x)=10^{3x-7}.

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 는 모든 실수에서 연속이므로 수직 점근선은 없다.

수평 점근선을 구하기 위해 lim⁡x→±∞f(x)\displaystyle \lim_{x \to \pm \infty}f(x) 의 값을 구한다.

lim⁡x→∞103x−7=lim⁡X→∞10X⏟치환 X=3x−7=∞따라서 x→∞ 일 때 수평 점근선은 없다.lim⁡x→−∞103x−7=lim⁡X→−∞10X⏟치환 X=3x−7=lim⁡X′→∞10−X′⏟치환 X′=−X=lim⁡X′→∞110X′=0\begin{aligned} \lim_{x \to \infty}10^{3x-7}&=\underbrace{\lim_{X \to \infty}10^X}_{\text{치환 }X=3x-7}=\infty \\ \text{따라서 $x \to \infty$ 일 때 수평 점근선은 없다.} \\ \lim_{x \to -\infty}10^{3x-7}&=\underbrace{\lim_{X \to -\infty}10^{X}}_{\text{치환 }X=3x-7}\\ &=\underbrace{\lim_{X' \to \infty}10^{-X'}}_{\text{치환 }X'=-X}\\ &=\lim_{X' \to \infty}\frac{1}{10^{X'}}\\ &=0 \end{aligned}

즉, y=0y=0 은 x→−∞x \to -\infty 일 때의 수평 점근선이다.

원본 교재 풀이(영어)

Since f(x)f(x) is continuous over all real numbers, it has no vertical asymptote.

To find the horizontal asymptotes, we evaluate lim⁡x→±∞f(x)\displaystyle \lim_{x \to \pm \infty}f(x).

lim⁡x→∞103x−7=lim⁡X→∞10X⏟let X=3x−7=∞So, there’s no horizontal asymptote as x→∞.lim⁡x→−∞103x−7=lim⁡X→−∞10X⏟let X=3x−7=lim⁡X′→∞10−X′⏟let X′=−X=lim⁡X′→∞110X′=0\begin{aligned} \lim_{x \to \infty}10^{3x-7}&=\underbrace{\lim_{X \to \infty}10^X}_{\text{let }X=3x-7}=\infty \\ \text{So, there's no horizontal asymptote as $x \to \infty$.} \\ \lim_{x \to -\infty}10^{3x-7}&=\underbrace{\lim_{X \to -\infty}10^{X}}_{\text{let }X=3x-7}\\ &=\underbrace{\lim_{X' \to \infty}10^{-X'}}_{\text{let }X'=-X}\\ &=\lim_{X' \to \infty}\frac{1}{10^{X'}}\\ &=0 \end{aligned}

That is, y=0y=0 is a horizontal asymptote as x→−∞x \to -\infty.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.5절 · 30번
# 함수의 그래프 그리기계산보통자동 분류