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

10문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-1 · 3.6절 · 2번우리말 번역

함수 f(x)f(x), g(x)g(x), h(x)h(x), k(x)k(x) 를 곡선 y=A(x)y=A(x) 부터 y=D(x)y=D(x) 까지와 짝지으세요.

f(x)=x2+1f(x)=\sqrt{x^2+1} g(x)=x2−1g(x)=\sqrt{x^2-1} h(x)=x2+4h(x)=\sqrt{x^2+4} k(x)=x2−4k(x)=\sqrt{x^2-4}

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영어 원문 보기

Match the functions f(x)f(x), g(x)g(x), h(x)h(x), and k(x)k(x) to the curves y=A(x)y=A(x) through y=D(x)y=D(x).

f(x)=x2+1f(x)=\sqrt{x^2+1} g(x)=x2−1g(x)=\sqrt{x^2-1} h(x)=x2+4h(x)=\sqrt{x^2+4} k(x)=x2−4k(x)=\sqrt{x^2-4}

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정답·풀이 보기

x2+1x^2+1 과 x2+4x^2+4 는 항상 양수이므로 f(x)f(x) 와 h(x)h(x) 는 모든 실수에서 정의된다. 따라서 f(x)f(x) 와 h(x)h(x) 는 A(x)A(x) 와 B(x)B(x) 에 대응한다. 어느 것이 어느 것일까? A(0)=1=f(0)A(0)=1=f(0) 이고 B(0)=2=h(0)B(0)=2=h(0) 이므로 A(x)=f(x)A(x)=f(x) 이고 B(x)=h(x)B(x)=h(x) 이다.

그러면 g(x)g(x) 와 k(x)k(x) 가 C(x)C(x) 와 D(x)D(x) 에 대응한다. g(x)g(x) 의 정의역은 x2−1≥0x^2-1\ge0 인 모든 xx 이다. 즉 ∣x∣≥1|x|\ge1 이며, C(x)C(x) 와 같다. k(x)k(x) 의 정의역은 x2−4≥0x^2-4\ge0 인 모든 xx 이다. 즉 ∣x∣≥2|x|\ge2 이며, D(x)D(x) 와 같다. 따라서 C(x)=g(x)C(x)=g(x) 이고 D(x)=k(x)D(x)=k(x) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Since x2+1x^2+1 and x2+4x^2+4 are always positive, f(x)f(x) and h(x)h(x) are defined over all real numbers. So, f(x)f(x) and h(x)h(x) correspond to A(x)A(x) and B(x)B(x). Which is which? A(0)=1=f(0)A(0)=1=f(0) while B(0)=2=h(0)B(0)=2=h(0), so A(x)=f(x)A(x)=f(x) and B(x)=h(x)B(x)=h(x).

That leaves g(x)g(x) and k(x)k(x) matching to C(x)C(x) and D(x)D(x). The domain of g(x)g(x) is all xx such that x2−1≥0x^2-1\ge0. That is, ∣x∣≥1|x|\ge1, like C(x)C(x). The domain of k(x)k(x) is all xx such that x2−4≥0x^2-4\ge0. That is, ∣x∣≥2|x|\ge2, like D(x)D(x). So, C(x)=g(x)C(x)=g(x) and D(x)=k(x)D(x)=k(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 3번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석보통자동 분류
2.CLP-1 · 3.6절 · 3번우리말 번역

아래는 다음 함수의 그래프이다. y=f(x)=log⁡2(x+p)y=f(x)=\sqrt{\log^2(x+p)}

(a) pp 의 값을 구하세요. (b) 그래프에 표시된 bb 의 값을 구하세요. (c) f(x)f(x) 의 xx절편을 구하세요.

log⁡(x+p)\log(x+p) 는 x+px+p 의 자연로그, 즉 log⁡e(x+p)\log_e(x+p) 임을 기억하세요.

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영어 원문 보기

Below is the graph of y=f(x)=log⁡2(x+p)y=f(x)=\sqrt{\log^2(x+p)}

(a) What is pp? (b) What is bb (marked on the graph)? (c) What is the xx-intercept of f(x)f(x)?

Remember log⁡(x+p)\log(x+p) is the natural logarithm of x+px+p, log⁡e(x+p)\log_e(x+p).

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답 쓰고 채점
(a)
(b)
정답·풀이 보기

(a) f(0)=2f(0)=2 이므로 다음을 푼다.

2=log⁡2(0+p)=log⁡2p=∣log⁡p∣log⁡p=±2p=e±2p=e2 또는 p=1e2\begin{aligned} 2&=\sqrt{\log^2(0+p)}\\ &=\sqrt{\log^2 p}\\ &=\left|\log p\right|\\ \log p &= \pm 2\\ p&=e^{\pm 2}\\ p&=e^2 \text{ 또는 } p=\frac{1}{e^2} \end{aligned}

pp 는 e2e^2 또는 1e2\dfrac{1}{e^2} 임을 알 수 있지만, 둘 중 하나를 정해야 한다. 두 경우 모두 f(0)=2f(0)=2 이다. f(x)f(x) 의 정의역을 생각해 보자. log⁡2(x+p)\log^2(x+p) 는 음수가 아니므로 제곱근은 정의역을 제한하지 않는다. 그러나 로그는 양수에 대해서만 취할 수 있다. 따라서 정의역은 다음과 같다.

x 의 조건: x+p>0x 의 조건: x>−p\begin{aligned} x \text{ 의 조건: } &x+p>0\\ x \text{ 의 조건: } &x>-p\\ \end{aligned}

p=1e2p=\dfrac{1}{e^2} 이면 f(x)f(x) 의 정의역은 (−1e2,∞)\left(-\dfrac{1}{e^2},\infty\right) 이다. 특히 −1e2>−1-\dfrac{1}{e^2}>-1 이므로 f(x)f(x) 의 정의역은 x=−1x=-1 을 포함하지 않는다. 그런데 그래프에서 f(−1)f(-1) 이 존재함이 분명하다. 따라서 p=e2p=e^2 이다.

(b) 이제 bb 가 무엇인지 알아내야 한다. bb 는 f(x)f(x) 의 정의역의 끝이고, 정의역은 이미 구했듯이 (−p,∞)(-p,\infty) 이다. 따라서 b=−p=−e2b=-p=-e^2 이다.

(간단한 확인: e≈2.7e\approx 2.7 로 놓으면 −e2=−7.29-e^2=-7.29 이고, 이는 그래프와 대체로 맞아 보인다.)

(c) xx절편은 f(x)=0f(x)=0 이 되는 xx 의 값이다.

0=log⁡2(x+p)0=log⁡(x+p)1=x+px=1−p=1−e2\begin{aligned} 0&=\sqrt{\log^2(x+p)}\\ 0&=\log(x+p)\\ 1&=x+p\\ x&=1-p=1-e^2 \end{aligned}

xx절편은 1−e21-e^2 이다.

(또 다른 간단한 확인: 구한 xx절편은 수직 점근선에서 거리가 1만큼 떨어져 있고, 이는 그래프와 대체로 맞아 보인다.)

원본 교재 풀이(영어)

(a) Since f(0)=2f(0)=2, we solve

2=log⁡2(0+p)=log⁡2p=∣log⁡p∣log⁡p=±2p=e±2p=e2 or p=1e2\begin{aligned} 2&=\sqrt{\log^2(0+p)}\\ &=\sqrt{\log^2 p}\\ &=\left|\log p\right|\\ \log p &= \pm 2\\ p&=e^{\pm 2}\\ p&=e^2 \text{ or } p=\frac{1}{e^2} \end{aligned}

We know that pp is e2e^2 or 1e2\dfrac{1}{e^2}, but we have to decide between the two. In both cases, f(0)=2f(0)=2. Let's consider the domain of f(x)f(x). Since log⁡2(x+p)\log^2(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+p>0x such that x>−p\begin{aligned} x \text{ such that } &x+p>0\\ x \text{ such that } &x>-p\\ \end{aligned}

If p=1e2p=\dfrac{1}{e^2}, then the domain of f(x)f(x) is (−1e2,∞)\left(-\dfrac{1}{e^2},\infty\right). In particular, since −1e2>−1-\dfrac{1}{e^2}>-1, the domain of f(x)f(x) does not include x=−1x=-1. However, it is clear from the graph that f(−1)f(-1) exists. So, p=e2p=e^2.

(b) Now, we need to figure out what bb is. Notice that bb is the end of the domain of f(x)f(x), which we already found to be (−p,∞)(-p,\infty). So, b=−p=−e2b=-p=-e^2.

(As a quick check, if we take e≈2.7e\approx 2.7, then −e2=−7.29-e^2=-7.29, and this looks about right on the graph.)

(c) The xx-intercept is the value of xx for which f(x)=0f(x)=0:

0=log⁡2(x+p)0=log⁡(x+p)1=x+px=1−p=1−e2\begin{aligned} 0&=\sqrt{\log^2(x+p)}\\ 0&=\log(x+p)\\ 1&=x+p\\ x&=1-p=1-e^2 \end{aligned}

The xx-intercept is 1−e21-e^2.

(As another quick check, the xx-intercept we found is a distance of 1 from the vertical asymptote, and this looks about right on the graph.)

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

아래 그래프로 나타낸 함수는 어떤 대칭성(우함수, 기함수, 주기성)을 가지는지 구하세요.

그림

영어 원문 보기

What symmetries (even, odd, periodic) does the function graphed below have?

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정답·풀이 보기

이 함수는 yy축에 대해 대칭이므로 우함수이다.

원본 교재 풀이(영어)

This function is symmetric across the yy-axis, so it is even.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 6번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류
4.CLP-1 · 3.6절 · 2번우리말 번역

아래 그래프로 나타낸 함수는 어떤 대칭성(우함수, 기함수, 주기성)을 가지는지 구하세요.

그림

영어 원문 보기

What symmetries (even, odd, periodic) does the function graphed below have?

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정답·풀이 보기

이 함수는 yy축에 대해 대칭이 아니므로 우함수가 아니다.

그래프가 보인 대로 계속된다고 가정하면, 아래에 나타낸 단위가 반복되므로 이 함수는 주기함수이다.

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또한 f(x)f(x) 는 기함수이다. 기함수 대칭을 가지는 함수에서는 곡선의 오른쪽 부분(yy축의 오른쪽 부분)을 yy축과 xx축에 대해 모두 대칭이동하면 곡선의 왼쪽 부분과 겹친다.

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그래프의 오른쪽 부분을 yy축에 대해 대칭이동한 다음 xx축에 대해 대칭이동하면 f(x)f(x) 가 되므로, f(x)f(x) 는 기함수라고 결론짓는다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is not even, because it is not mirrored across the yy-axis.

Assuming it continues as shown, the function is periodic, because the unit shown below is repeated:

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Additionally, f(x)f(x) is odd. In a function with odd symmetry, if we mirror the right-hand portion of the curve (the portion to the right of the yy-axis) across both the yy-axis and the xx-axis, it lines up with the left-hand portion of the curve.

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Since reflecting the right-hand portion of the graph across the yy-axis, then the xx-axis, gives us f(x)f(x), we conclude f(x)f(x) is odd.

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

f(x)f(x) 가 모든 실수에서 정의된 우함수라고 하자. 아래는 x>0x>0 일 때의 곡선 y=f(x)y=f(x) 이다. 곡선을 완성하여 그리세요.

그림

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) is an even function defined for all real numbers. Below is the curve y=f(x)y=f(x) when x>0x>0. Complete the sketch of the curve.

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정답·풀이 보기

함수가 우함수이므로, 보인 부분을 yy축에 대해 대칭이동하기만 하면 그래프가 완성된다.

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원본 교재 풀이(영어)

Since the function is even, we simply reflect the portion shown across the yy-axis to complete the sketch.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 2번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류
6.CLP-1 · 3.6절 · 4번우리말 번역

f(x)f(x) 가 모든 실수에서 정의된 기함수라고 하자. 아래는 x>0x>0 일 때의 곡선 y=f(x)y=f(x) 이다. 곡선의 그래프를 완성하세요.

그림

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) is an odd function defined for all real numbers. Below is the curve y=f(x)y=f(x) when x>0x>0. Complete the sketch of the curve.

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정답·풀이 보기

함수가 기함수이므로, 그래프를 완성하려면 주어진 부분을 yy축에 대하여 대칭이동한 다음(점선으로 표시), 다시 xx축에 대하여 대칭이동한다(빨간색으로 표시).

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원본 교재 풀이(영어)

Since the function is odd, to complete the sketch, we reflect the portion shown across the yy-axis (shown dashed), then the xx-axis (shown in red).

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.5절 · 6번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석기본자동 분류
7.CLP-1 · 3.6절 · 13번우리말 번역

(a) 함수 y=f(x)=x5−xy=f(x)=x^5-x 의 그래프를 그리세요. 이때 점근선, 극댓값과 극솟값, 변곡점, 그리고 그래프가 아래로 볼록인 구간과 위로 볼록인 구간을 나타내세요. (b) 함수 f(x)=x5−x+kf(x)=x^5-x+k 를 생각하세요. 여기서 kk 는 상수이고 −∞<k<∞-\infty<k<\infty 입니다. 이 함수는 몇 개의 근을 갖는지 구하세요. (답은 kk 의 값에 따라 달라질 수 있습니다.)

영어 원문 보기

(a) Sketch the graph of y=f(x)=x5−xy=f(x)=x^5-x, indicating asymptotes, local maxima and minima, inflection points, and where the graph is concave up/concave down. (b) Consider the function f(x)=x5−x+kf(x)=x^5-x+k, where kk is a constant, −∞<k<∞-\infty<k<\infty. How many roots does the function have? (Your answer might depend on the value of kk.)

정답·풀이 보기

(a) 먼저 미분한다. f(x)=x5−xf′(x)=5x4−1f′′(x)=20x3f(x) = x^5-x\qquad f'(x)=5x^4-1\qquad f''(x)=20x^3\qquad 함수와 그 도함수로부터 다음을 알 수 있다.

  • lim⁡x→∞f(x)=∞\displaystyle \lim_{x \to \infty} f(x)=\infty, lim⁡x→−∞f(x)=−∞\displaystyle \lim_{x \to -\infty} f(x)=-\infty
  • ∣x∣>154|x|> \dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} 에서 f′(x)>0f'(x)> 0 (즉, ff 는 증가)
  • x=±154≈±0.67x= \pm\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} \approx \pm 0.67 에서 f′(x)=0f'(x)=0 (즉, ff 는 임계점을 가짐)
  • ∣x∣<154|x| < \dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} 에서 f′(x)<0f'(x)< 0 (즉, ff 는 감소)
  • f(±154)=∓4554≈∓0.53f\left(\pm\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}\right)=\mp\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}\approx\mp0.53

이로부터 그래프의 대략적인 모양을 처음으로 짐작할 수 있다.

그림

이 뼈대를 이계도함수의 정보를 이용해 다듬는다.

  • x>0x> 0 에서 f′′(x)>0f''(x)> 0 (즉, ff 는 아래로 볼록),
  • x=0x=0 에서 f′′(x)=0f''(x)=0 (즉, ff 는 변곡점을 가짐),
  • x<0x<0 에서 f′′(x)<0f''(x)< 0 (즉, ff 는 위로 볼록)

따라서

  • ff 는 점근선이 없다
  • ff 는 x=−154x=-\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} 에서 극대이고 x=154x=\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} 에서 극소이다
  • ff 는 x=0x=0 에서 변곡점을 갖는다
  • ff 는 x<0x<0 에서 위로 볼록이고 x>0x>0 에서 아래로 볼록이다

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(b) 함수 x5−x+kx^5-x+k 가 x=x0x=x_0 에서 근을 가질 필요충분조건은 x=x0x=x_0 에서 x5−x=−kx^5-x=-k 인 것이다. 따라서 x5−x+kx^5-x+k 의 서로 다른 실근의 개수는 곡선 y=x5−xy=x^5-x 가 수평선 y=−ky=-k 와 만나는 횟수와 같다. x5−xx^5-x 의 극댓값(x=−154x=-\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} 일 때)은 4554\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}} 이고, x5−xx^5-x 의 극솟값(x=154x=\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} 일 때)은 −4554-\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}} 이다. 따라서 위의 x5−xx^5-x 의 그래프를 보면, x5−x+kx^5-x+k 의 서로 다른 실근의 개수는 다음과 같다.

  • ∣k∣>4554|k|>\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}} 일 때 1
  • ∣k∣=4554|k|=\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}} 일 때 2
  • ∣k∣<4554|k|<\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}} 일 때 3
원본 교재 풀이(영어)

(a) First, we differentiate. f(x)=x5−xf′(x)=5x4−1f′′(x)=20x3f(x) = x^5-x\qquad f'(x)=5x^4-1\qquad f''(x)=20x^3\qquad The function and its first derivative tells us the following:

  • lim⁡x→∞f(x)=∞\displaystyle \lim_{x \to \infty} f(x)=\infty, lim⁡x→−∞f(x)=−∞\displaystyle \lim_{x \to -\infty} f(x)=-\infty
  • f′(x)>0f'(x)> 0 (i.e. ff is increasing) for ∣x∣>154|x|> \dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}
  • f′(x)=0f'(x)=0 (i.e. ff has critical points) for x=±154≈±0.67x= \pm\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} \approx \pm 0.67
  • f′(x)<0f'(x)< 0 (i.e. ff is decreasing) for ∣x∣<154|x| < \dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}
  • f(±154)=∓4554≈∓0.53f\left(\pm\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}\right)=\mp\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}\approx\mp0.53

This gives us a first idea of the shape of the graph.

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We refine this skeleton using information from the second derivative.

  • f′′(x)>0f''(x)> 0 (i.e. ff is concave up) for x>0x> 0,
  • f′′(x)=0f''(x)=0 (i.e. ff has an inflection point) for x=0x=0, and
  • f′′(x)<0f''(x)< 0 (i.e. ff is concave down) for x<0x<0

Thus

  • ff has no asymptotes
  • ff has a local maximum at x=−154x=-\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}} and a local minimum at x=154x=\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}
  • ff has an inflection point at x=0x=0
  • ff is concave down for x<0x<0 and concave up for x>0x>0

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(b) The function x5−x+kx^5-x+k has a root at x=x0x=x_0 if and only if x5−x=−kx^5-x=-k at x=x0x=x_0. So the number of distinct real roots of x5−x+kx^5-x+k is the number of times the curve y=x5−xy=x^5-x crosses the horizontal line y=−ky=-k. The local maximum of x5−xx^5-x (when x=−154x=-\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}) is 4554\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}, and the local minimum of x5−xx^5-x (when x=154x=\dfrac{1}{\sqrt[4]{5}}) is −4554-\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}. So, looking at the graph of x5−xx^5-x above, we see that the number of distinct real roots of x5−x+kx^5-x+k is

  • 1 when ∣k∣>4554|k|>\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}
  • 2 when ∣k∣=4554|k|=\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}
  • 3 when ∣k∣<4554|k|<\dfrac{4}{5\sqrt[4]{5}}
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 10번
# 함수의 그래프 그리기그래프·표 해석도전자동 분류
8.Active Calculus · 3.4절 · 6번우리말 번역

p(x)=x3−ax2p(x) = x^3-ax^2 (a>0a > 0)으로 주어진 한 매개변수 함수족을 생각하세요.

(a) 각 함수가 3차 다항식이며 x=0x = 0 에서 중복된 영점을, x=ax = a 에서 또 다른 영점을 갖는다는 사실을 이용하여, 이 함수족의 대표적인 한 함수의 그래프를 그리세요. (b) pp 의 모든 임계점을 구하세요. (c) p′′p'' 을 구하고 p′′(x)=0p''(x) = 0 인 모든 값을 구하세요. 이를 바탕으로 pp 의 이계도함수 부호표를 만드세요. (d) aa 가 변함에 따라 pp 의 임계점과 변곡점의 위치가 어떻게 변하는지 설명하세요. 즉, aa 의 값이 커지면 임계점과 변곡점은 어떻게 되는지 설명하세요.

영어 원문 보기

Consider the one-parameter family of functions given by p(x)=x3−ax2p(x) = x^3-ax^2, where a>0a > 0.

(a) Sketch a plot of a typical member of the family, using the fact that each is a cubic polynomial with a repeated zero at x=0x = 0 and another zero at x=ax = a. (b) Find all critical numbers of pp. (c) Compute p′′p'' and find all values for which p′′(x)=0p''(x) = 0. Hence construct a second derivative sign chart for pp. (d) Describe how the location of the critical numbers and the inflection point of pp change as aa changes. That is, if the value of aa is increased, what happens to the critical numbers and inflection point?

정답·풀이 보기

(a) p(x)=x3−ax2=x2(x−a)p(x) = x^3 - ax^2 = x^2(x-a) 로 쓰면 x=0x=0 과 x=ax=a 에서 p(x)=0p(x) = 0 임을 알 수 있다. 또 모든 xx 에 대해 x2≥0x^2 \ge 0 이므로, x<ax < a 일 때마다 p(x)≤0p(x) \le 0 이고 모든 x>ax > a 에 대해 p(x)>0p(x) > 0 임을 알 수 있다. 이러한 함수의 대표적인 예를 아래에 그렸다. x = 0 에서 중근을 갖고 x = a &gt; 0 에서 단근을 갖는 3차 다항식이다. 이 그래프는 이 문제의 다른 부분에서 언급한 나머지 성질을 모두 반영한다. (b) pp 의 임계점을 구하기 위해 먼저 p′(x)p'(x) 를 구한다. aa 를 상수로 보면 p′(x)=3x2−2ax=x(3x−2a)p'(x) = 3x^2 - 2ax = x(3x - 2a) 이다. 따라서 p′(x)=0p'(x) = 0 으로 놓으면 x(3x−2a)=0x(3x-2a) = 0 이므로 x=0x = 0 과 x=2a3x = \frac{2a}{3} 가 pp 의 임계점이다. (c) p′′(x)=6x−2ap''(x) = 6x - 2a 이므로 p′′(x)=0p''(x) = 0 에서 x=a3x = \frac{a}{3} 이다. p′′(x)p''(x) 는 기울기가 양인 일차함수이므로 x=a3x = \frac{a}{3} 에서 p′′(x)p''(x) 의 부호가 음에서 양으로 바뀐다. 따라서 pp 는 x<a3x < \frac{a}{3} 에서 위로 볼록, x>a3x > \frac{a}{3} 에서 아래로 볼록이며, x=a3x = \frac{a}{3} 는 pp 의 유일한 변곡점이다. (d) x=0x = 0 은 항상 pp 의 임계점이다. 그러나 x=2a3x = \frac{2a}{3} 에 있는 다른 임계점과 x=a3x = \frac{a}{3} 에 있는 변곡점은 모두 aa 에 직접 의존함이 분명하다. aa 의 값을 키우면 이 임계점과 변곡점의 위치가 모두 aa 와 함께 오른쪽으로 이동한다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Writing p(x)=x3−ax2=x2(x−a)p(x) = x^3 - ax^2 = x^2(x-a), we see that p(x)=0p(x) = 0 at x=0x=0 and x=ax=a. Further, since x2≥0x^2 \ge 0 for all xx, we note that p(x)≤0p(x) \le 0 whenever x<ax < a and p(x)>0p(x) > 0 for all x>ax > a. A typical such function is plotted below. A cubic polynomial with a repeated root at x = 0 and a single root at x = a gt 0. The graph reflects all of the other properties noted in the other parts of this exercise. (b) To find the critical numbers of pp, we first compute p′(x)p'(x). Treating aa as constant, we have p′(x)=3x2−2ax=x(3x−2a)p'(x) = 3x^2 - 2ax = x(3x - 2a). Thus, setting p′(x)=0p'(x) = 0, we find that x(3x−2a)=0x(3x-2a) = 0 and thus x=0x = 0 and x=2a3x = \frac{2a}{3} are the critical numbers of pp. (c) Observe that p′′(x)=6x−2ap''(x) = 6x - 2a and thus p′′(x)=0p''(x) = 0 implies that x=a3x = \frac{a}{3}. Since p′′(x)p''(x) is linear with positive slope, we see that p′′(x)p''(x) changes sign from negative to positive at x=a3x = \frac{a}{3}, and thus pp is concave down for x<a3x < \frac{a}{3} and concave up for x>a3x > \frac{a}{3} and x=a3x = \frac{a}{3} is the only inflection point of pp. (d) There is always a critical number of pp at x=0x = 0. But the other critical number at x=2a3x = \frac{2a}{3} and the inflection point at x=a3x = \frac{a}{3} both obviously depend directly on aa: as we increase the value of aa, both the location of the critical number and the inflection point move to the right along with aa.

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9.Active Calculus · 3.4절 · 7번우리말 번역

q(x)=e−xx−cq(x) = \frac{e^{-x}}{x-c} 를 c>0c > 0 인 매개변수 하나를 가진 함수족이라고 하자.

(a) qq 가 x=cx = c 에서 수직 점근선을 갖는 이유를 설명하세요. (b) lim⁡x→∞q(x)\lim_{x \to \infty} q(x) 와 lim⁡x→−∞q(x)\lim_{x \to -\infty} q(x) 를 구하세요. (c) q′(x)q'(x) 를 구하고, qq 의 모든 임계수를 구하세요. (d) qq 의 일계도함수 부호표를 만들고, 각 임계수가 함수 qq 의 극솟값, 극댓값, 또는 둘 다 아닌 것 중 어느 것으로 이어지는지 판단하세요. (e) 이 함수족의 대표적인 함수 하나의 그래프를 중요한 성질을 분명히 표시하여 그리세요.

영어 원문 보기

Let q(x)=e−xx−cq(x) = \frac{e^{-x}}{x-c} be a one-parameter family of functions where c>0c > 0.

(a) Explain why qq has a vertical asymptote at x=cx = c. (b) Determine lim⁡x→∞q(x)\lim_{x \to \infty} q(x) and lim⁡x→−∞q(x)\lim_{x \to -\infty} q(x). (c) Compute q′(x)q'(x) and find all critical numbers of qq. (d) Construct a first derivative sign chart for qq and determine whether each critical number leads to a local minimum, local maximum, or neither for the function qq. (e) Sketch a typical member of this family of functions with important behaviors clearly labeled.

정답·풀이 보기

(a) x=cx=c 에서 분자의 값은 e−c≠0e^{-c} \ne 0 이고, 분모의 값은 x=cx=c 에서 00 이다. 따라서 lim⁡x→c+e−xx−c=∞\lim_{x \to c^+} \frac{e^{-x}}{x-c} = \infty 이고 lim⁡x→c−e−xx−c=−∞\lim_{x \to c^-} \frac{e^{-x}}{x-c} = -\infty 이다. 그러므로 직선 x=cx=c 는 qq 의 수직 점근선이다. (b) q(x)q(x) 를 q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} 로 쓸 수 있으므로, x→∞x \to \infty 일 때 분모가 한없이 커짐을 알 수 있다. 따라서 lim⁡x→∞e−xx−c=0\lim_{x \to \infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = 0 이다. 그러므로 직선 y=0y=0 은 qq 의 수평 점근선이다. x→−∞x \to -\infty 일 때 e−xe^{-x} 는 한없이 커지고 (x−c)(x-c) 는 한없이 작아진다. 따라서 x→−inftyx \to -infty 일 때 qq 는 부정형이다. 로피탈의 법칙을 적용하면 다음을 얻는다. lim⁡x→−∞e−xx−c=lim⁡x→−∞−e−x1=−∞ .\lim_{x \to -\infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = \lim_{x \to -\infty} \frac{-e^{-x}}{1} = -\infty\,. (c) q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} 를 이용하여 몫의 미분법과 곱의 미분법을 쓰고 식을 정리하면 다음과 같다. q′(x)=−(x−c)ex+ex(x−c)2(ex)2=−x−c+1(x−c)2ex .q'(x) = -\frac{(x-c)e^x + e^x}{(x-c)^2\left(e^x\right)^2} = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x}\,. 함수 qq 의 임계점은 정의역 안에서 q′(x)=0q'(x) = 0 이거나 q′(x)q'(x) 가 존재하지 않는 곳에 있다. q′(x)q'(x) 는 x=cx=c 에서 정의되지 않지만, cc 는 mq의 정의역에 속하지 않는다. 따라서 qq 의 임계점은 q′(x)=0q'(x)=0 일 때만 생긴다. 분수 q′(x)q'(x) 가 00 이 되는 경우는 분자가 00 일 때뿐이다. x−c+1=0x-c+1=0 이 되는 것은 x=c−1x=c-1 일 때이므로, qq 의 임계수는 x=c−1x=c-1 하나뿐이다. (d) 지수함수 exe^x 와 이차식 (x−c)2(x-c)^2 의 값은 x≠cx \neq c 일 때 양수이므로, q′(x)=−x−c+1(x−c)2exq'(x) = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x} 의 부호는 전적으로 x−(c−1)x-(c-1) 의 부호에 달려 있다. x<c−1x < c-1 일 때 q′(x)>0q'(x) > 0 이고 x>c−1x > c-1 일 때 q′(x)<0q'(x) < 0 이다. 따라서 qq 는 (−∞,c−1)(-\infty, c-1) 에서 증가하고 (c−1,c)(c-1,c) 에서 감소하므로, q(c−1)q(c-1) 은 극댓값이다. (b)에서 보인 것처럼 qq 의 값은 얼마든지 크게 만들 수 있으므로, 이 값은 극댓값이다. (e) q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} 로 주어진 함수족의 대표적인 함수는 x=cx = c 에서 수직 점근선을 갖고, cc 의 왼쪽으로 1만큼 떨어진 x=c−1x = c-1 에서 극댓값을 갖는 임계수가 있음을 보였다. 대표적인 그래프는 아래와 같다. qq 가 (d)에서 구한 대로 증가하고 감소하는 모습에 주목하자. x = c &gt; 0 에서 수직 점근선을 갖는 함수의 그래프이다. x &gt; c 일 때 함수는 감소하고 위로 볼록하며 수평 점근선 y = 0 에 가까워진다. x &lt; c 일 때 함수는 항상

원본 교재 풀이(영어)

(a) The value of the numerator at x=cx=c is e−c≠0e^{-c} \ne 0, while the value of the denominator is 00 at x=cx=c. Thus, lim⁡x→c+e−xx−c=∞\lim_{x \to c^+} \frac{e^{-x}}{x-c} = \infty and lim⁡x→c−e−xx−c=−∞\lim_{x \to c^-} \frac{e^{-x}}{x-c} = -\infty. This makes the line x=cx=c a vertical asymptote for qq. (b) We can write q(x)q(x) as q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} and thus see the denominator increases without bound as x→∞x \to \infty. Therefore, lim⁡x→∞e−xx−c=0\lim_{x \to \infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = 0. This makes the line y=0y=0 a horizontal asymptote for qq. As x→−∞x \to -\infty, e−xe^{-x} increases without bound, while (x−c)(x-c) decreases without bound. Thus, qq has an indeterminate form as x→−inftyx \to -infty. Applying L'Hopital's Rule gives us lim⁡x→−∞e−xx−c=lim⁡x→−∞−e−x1=−∞ .\lim_{x \to -\infty} \frac{e^{-x}}{x-c} = \lim_{x \to -\infty} \frac{-e^{-x}}{1} = -\infty\,. (c) Using q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x}, the quotient and product rules along with algebraic simplification show that q′(x)=−(x−c)ex+ex(x−c)2(ex)2=−x−c+1(x−c)2ex .q'(x) = -\frac{(x-c)e^x + e^x}{(x-c)^2\left(e^x\right)^2} = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x}\,. The function qq has critical points in its domain where q′(x)=0q'(x) = 0 or q′(x)q'(x) doesn't exist. Note that q′(x)q'(x) is undefined at x=cx=c, but cc is not in the domain of mq. Thus, the only critical points of qq occur when q′(x)=0q'(x)=0. The only way the fraction q′(x)q'(x) can be 00 is if the numerator is 00. Since x−c+1=0x-c+1=0 when x=c−1x=c-1, the only critical number for qq is x=c−1x=c-1. (d) The values of the exponential function exe^x and the quadratic (x−c)2(x-c)^2 are positive for x≠cx \neq c, so the sign of q′(x)=−x−c+1(x−c)2exq'(x) = -\frac{x-c+1}{(x-c)^2e^x} depends entirely on the sign of x−(c−1)x-(c-1). When x<c−1x < c-1 we see that q′(x)>0q'(x) > 0 and when x>c−1x > c-1 we have q′(x)<0q'(x) < 0. Thus, qq is increasing on (−∞,c−1)(-\infty, c-1) and is decreasing on (c−1,c)(c-1,c), so it follows that q(c−1)q(c-1) is a relative maximum value. This value is a local maximum, since the value of qq can be made as large as we like as shown in part (b). (e) We've shown that a typical member of the family of functions given by q(x)=1(x−c)exq(x) = \frac{1}{(x-c)e^x} has a vertical asymptote at x=cx = c and a critical number at which a local maximum occurs one unit to the left of cc at x=c−1x = c-1. A typical such graph is shown below. Note how qq is increasing and decreasing according to our earlier work in (d). The graph of a function with a vertical asymptote at x = c gt 0. For x gt c, the function is decreasing and concave down and approaches a horizontal asymptote of y = 0. For x lt c, the function is alw

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10.Active Calculus · 3.4절 · 8번우리말 번역

E(x)=e−(x−m)22s2E(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} 이라 하세요. 여기서 mm 은 임의의 실수이고 ss 는 양의 실수입니다.

(a) E′(x)E'(x) 를 구하고, 이를 이용하여 EE 의 모든 임계수를 구하세요. (b) EE 에 대한 1계 도함수의 부호표를 만들고, 함수의 각 임계수가 극솟값, 극댓값, 또는 둘 다 아닌 것 중 어느 것인지 분류하세요. (c) E′′(x)E''(x) 는 다음 식으로 주어짐을 보일 수 있습니다. E′′(x)=e−(x−m)22s2((x−m)2−s2s4) .E''(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right)\,. E′′(x)=0E''(x) = 0 인 xx 의 값을 모두 구하세요. (d) lim⁡x→∞E(x)\lim_{x \to \infty} E(x) 와 lim⁡x→−∞E(x)\lim_{x \to -\infty} E(x) 를 구하세요. (e) y=E(x)y = E(x) 의 그래프 위의 중요한 점들이 mm 과 ss 에 어떻게 의존하는지 분명하게 보이도록, 일반적인 함수 EE 의 그래프를 이름을 붙여 그리세요.

영어 원문 보기

Let E(x)=e−(x−m)22s2E(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}}, where mm is any real number and ss is a positive real number.

(a) Compute E′(x)E'(x) and hence find all critical numbers of EE. (b) Construct a first derivative sign chart for EE and classify each critical number of the function as a local minimum, local maximum, or neither. (c) It can be shown that E′′(x)E''(x) is given by the formula E′′(x)=e−(x−m)22s2((x−m)2−s2s4) .E''(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right)\,. Find all values of xx for which E′′(x)=0E''(x) = 0. (d) Determine lim⁡x→∞E(x)\lim_{x \to \infty} E(x) and lim⁡x→−∞E(x)\lim_{x \to -\infty} E(x). (e) Construct a labeled graph of a typical function EE that clearly shows how important points on the graph of y=E(x)y = E(x) depend on mm and ss.

정답·풀이 보기

(a) mm 과 ss 를 상수로 보고 연쇄 법칙을 적용하면, E′(x)=e−(x−m)22s2⋅ddx[−(x−m)22s2]=e−(x−m)22s2⋅[−2(x−m)2s2]E'(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \frac{d}{dx}\left[ -\frac{(x-m)^2}{2s^2} \right] = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] E′(x)E'(x) 는 모든 xx 의 값에서 정의되므로, 임계수는 E′(x)=0E'(x) = 0 인 곳에서만 나타난다. ee 의 거듭제곱은 결코 0이 되지 않으므로, E′(x)=0E'(x) = 0 이 되는 방법은 [−2(x−m)2s2]=0\left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] = 0 인 경우뿐이고, 이로부터 x=mx = m 이다. 따라서 x=mx = m 이 EE 의 유일한 임계수이다. (b) (a)에서 보았듯이 x=mx = m 이 EE 의 유일한 임계수이다. 게다가 ee 의 거듭제곱은 항상 양수이므로, E′(x)E'(x) 의 부호는 전적으로 식 −2(x−m)2s2=−12(x−m)-\frac{2(x-m)}{2s^2} = -\frac{1}{2}(x-m) 에 의해 정해진다. xx 의 이 일차함수는 기울기가 음수이므로 x<mx < m 에서 양수이고 x>mx > m 에서 음수이며, 따라서 E′(x)E'(x) 는 x<mx < m 에서 양수이고 x>mx > m 에서 음수이다. 그러므로 x<mx < m 에서 EE 는 증가하고 x>mx > m 에서 EE 는 감소하며, x=mx = m 에서 극댓값을 가진다. (c) 주어진 E′′(x)E''(x) 의 식과, ee 의 거듭제곱은 양수라는 사실로부터, E′′(x)=0E''(x) = 0 이 되는 방법은 ((x−m)2−s2s4)=0 \left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right) = 0\, 인 경우뿐이고, 이로부터 (x−m)2=s2(x-m)^2 = s^2 이므로 x−m=±sx-m = \pm s, 즉 x=m±sx = m \pm s 이다. 이 두 값이 E′′(x)=0E''(x) = 0 이 되는 xx 의 값이다. (d) x→±∞x \to \pm \infty 일 때, 이차함수 −(x−m)22s2-\frac{(x-m)^2}{2s^2} 은 한없이 감소한다. 이 이차함수의 그래프는 위로 볼록한 포물선이므로 그렇다. 따라서 E(x)E(x) 의 식에서 ee 의 지수는 한없이 감소하고, ee 를 절댓값이 점점 더 큰 음수만큼 거듭제곱하면 그 결과가 0에 가까워지므로 E(x)E(x) 는 00 에 가까워진다. 그러므로 lim⁡x→∞E(x)=lim⁡x→−∞E(x)=0\lim_{x \to \infty} E(x) = \lim_{x \to -\infty} E(x) = 0 이다. (e) EE 는 x=mx = m 에서 하나의 임계수를 가지고, x=m±sx = m \pm s 에서 변곡점이 될 수 있는 두 점을 가지며, x→±∞x \to \pm \infty 일 때 E(x)→0E(x) \to 0 임을 보였다. 이 모든 성질이 다음 그림에 나타나 있다. 종 모양 곡선의 그래프로, 최댓값 (m,E(m))이 제1사분면에 있다. 변곡점도 표시되어 있다: (m pm s,E(m pm s)). 그래프의 나머지 모든 부분은 앞에서 언급한 성질들을 나타낸다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Treating mm and ss as constants, by the chain rule, E′(x)=e−(x−m)22s2⋅ddx[−(x−m)22s2]=e−(x−m)22s2⋅[−2(x−m)2s2]E'(x) = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \frac{d}{dx}\left[ -\frac{(x-m)^2}{2s^2} \right] = e^{-\frac{(x-m)^2}{2s^2}} \cdot \left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] Note that E′(x)E'(x) is defined for every value of xx, thus the only critical numbers occur where E′(x)=0E'(x) = 0. Since ee raised to any power is never zero, the only way that E′(x)=0E'(x) = 0 is for [−2(x−m)2s2]=0\left[ -\frac{2(x-m)}{2s^2} \right] = 0, which implies that x=mx = m. Thus, x=mx = m is the only critical number of EE. (b) As we noted in (a), x=mx = m is the only critical number of EE. More over, since ee to any power is always positive, the sign of E′(x)E'(x) depends entirely on the expression −2(x−m)2s2=−12(x−m)-\frac{2(x-m)}{2s^2} = -\frac{1}{2}(x-m). This linear function of xx has negative slope, and thus is positive for x<mx < m and negative for x>mx > m, and thus E′(x)E'(x) is positive for x<mx < m and negative for x>mx > m. Therefore, EE is increasing for x<mx < m and decreasing for x>mx > m, with a local maximum at x=mx = m. (c) From the given formula for E′′(x)E''(x) and our knowledge that ee to any power is positive, the only way E′′(x)=0E''(x) = 0 is for ((x−m)2−s2s4)=0 ,\left(\frac{(x-m)^2 - s^2}{s^4} \right) = 0\,, which implies that (x−m)2=s2(x-m)^2 = s^2, and therefore x−m=±sx-m = \pm s, or x=m±sx = m \pm s. These are the two values for which E′′(x)=0E''(x) = 0. (d) As x→±∞x \to \pm \infty, we know that the quadratic function −(x−m)22s2-\frac{(x-m)^2}{2s^2} must decrease without bound because the quadratic function opens down. Thus, the power to which we are raising ee in the formula for E(x)E(x) is decreasing without bound, which means that E(x)E(x) must approach 00 since raising ee to more and more negative numbers drives the result to 00. Thus, lim⁡x→∞E(x)=lim⁡x→−∞E(x)=0\lim_{x \to \infty} E(x) = \lim_{x \to -\infty} E(x) = 0. (e) We've shown that EE has a single critical number at x=mx = m and two potential points of inflection at x=m±sx = m \pm s, as well as that E(x)→0E(x) \to 0 as x→±∞x \to \pm \infty. All of these properties are reflected in the following figure. The graph of a bell curve with global maximum (m,E(m)) in the first quadrant. The points of inflection are also labeled: (m pm s,E(m pm s)). All other aspects of the graph depict the properties noted

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.5절 · 4번
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