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

41문제 · 2 / 3쪽

21.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 13번우리말 번역

다음 함수가 증가, 감소, 아래로 볼록, 위로 볼록인 구간을 각각 구하세요.

g(x)=x−xg(x)=x-\sqrt{x}

영어 원문 보기

Determine over which intervals the following functions are increasing, decreasing, concave up, and concave down.

g(x)=x−xg(x)=x-\sqrt{x}

정답·풀이 보기

증가: (14,∞)\left(\frac{1}{4},\infty \right), 감소: (0,14)\left(0,\frac{1}{4}\right), 아래로 볼록: (0,∞)(0,\infty ), 위로 볼록: 해당하는 구간 없음

원본 교재 풀이(영어)

Increasing: (14,∞),\left(\frac{1}{4},\infty \right), decreasing: (0,14),\left(0,\frac{1}{4}\right), concave up: (0,∞),(0,\infty ), concave down: nowhere

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4장 복습 · 11번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
22.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 14번우리말 번역

다음 함수가 증가, 감소, 아래로 볼록, 위로 볼록인 구간을 각각 구하세요.

f(θ)=sin⁡(3θ)f(\theta )=\sin (3\theta )

영어 원문 보기

Determine over which intervals the following functions are increasing, decreasing, concave up, and concave down.

f(θ)=sin⁡(3θ)f(\theta )=\sin (3\theta )

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.5절 · 5번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
23.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 15번우리말 번역

다음 극한의 값을 구하세요.

lim⁡x→∞3xx2+1x4−1\lim_{x\to \infty }\frac{3x\sqrt{{x}^{2}+1}}{\sqrt{{x}^{4}-1}}

영어 원문 보기

Evaluate the following limits.

lim⁡x→∞3xx2+1x4−1\lim_{x\to \infty }\frac{3x\sqrt{{x}^{2}+1}}{\sqrt{{x}^{4}-1}}

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
24.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 16번우리말 번역

다음 극한의 값을 구하세요.

lim⁡x→∞cos⁡(1x)\lim_{x\to \infty }\cos \left(\frac{1}{x}\right)

영어 원문 보기

Evaluate the following limits.

lim⁡x→∞cos⁡(1x)\lim_{x\to \infty }\cos \left(\frac{1}{x}\right)

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 4.3절 · 11번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
25.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 17번우리말 번역

다음 극한의 값을 구하세요.

lim⁡x→1x−1sin⁡(πx)\lim_{x\to 1}\frac{x-1}{\sin (\pi x)}

영어 원문 보기

Evaluate the following limits.

lim⁡x→1x−1sin⁡(πx)\lim_{x\to 1}\frac{x-1}{\sin (\pi x)}

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

−1π-\frac{1}{\pi }

원본 교재 풀이(영어)

−1π-\frac{1}{\pi }

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4장 복습 · 15번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
26.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 18번우리말 번역

다음 극한을 구하세요.

lim⁡x→∞(3x)1/x\lim_{x\to \infty }{(3x)}^{1/x}

영어 원문 보기

Evaluate the following limits.

lim⁡x→∞(3x)1/x\lim_{x\to \infty }{(3x)}^{1/x}

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.6절 · 11번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
27.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 19번우리말 번역

뉴턴의 방법을 사용하여, 주어진 시작점에서 처음 두 번의 반복값을 구하세요.

y=x3+1,x0=0.5y={x}^{3}+1,{x}_{0}=0.5

영어 원문 보기

Use Newton’s method to find the first two iterations, given the starting point.

y=x3+1,x0=0.5y={x}^{3}+1,{x}_{0}=0.5

정답·풀이 보기

x1=−1,x2=−1{x}_{1}=-1,{x}_{2}=-1

원본 교재 풀이(영어)

x1=−1,x2=−1{x}_{1}=-1,{x}_{2}=-1

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4장 복습 · 13번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
28.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 20번우리말 번역

뉴턴의 방법을 사용하여, 주어진 시작점에서 처음 두 번의 반복값을 구하세요.

y=1x+1=12,x0=0y=\frac{1}{x+1}=\frac{1}{2},{x}_{0}=0

영어 원문 보기

Use Newton’s method to find the first two iterations, given the starting point.

y=1x+1=12,x0=0y=\frac{1}{x+1}=\frac{1}{2},{x}_{0}=0

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4장 복습 · 9번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
29.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 21번우리말 번역

다음 함수의 원시함수 F(x)F(x) 를 구하세요.

g(x)=x−1x2g(x)=\sqrt{x}-\frac{1}{{x}^{2}}

영어 원문 보기

Find the antiderivatives F(x)F(x) of the following functions.

g(x)=x−1x2g(x)=\sqrt{x}-\frac{1}{{x}^{2}}

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

F(x)=2x3/23+1x+CF(x)=\frac{2{x}^{3/2}}{3}+\frac{1}{x}+C

원본 교재 풀이(영어)

F(x)=2x3/23+1x+CF(x)=\frac{2{x}^{3/2}}{3}+\frac{1}{x}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4장 복습 · 19번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
30.OpenStax 1권 · 4장 복습 · 22번우리말 번역

다음 함수의 원시함수 F(x)F(x) 를 구하세요.

f(x)=2x+6cos⁡x,F(π)=π2+2f(x)=2x+6\cos x,F(\pi )={\pi }^{2}+2

영어 원문 보기

Find the antiderivatives F(x)F(x) of the following functions.

f(x)=2x+6cos⁡x,F(π)=π2+2f(x)=2x+6\cos x,F(\pi )={\pi }^{2}+2

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.7절 · 31번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
31.APEX · 4.3절 · 3번우리말 번역

합이 100인 두 수(정수일 필요는 없다)의 곱의 최댓값을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the maximum product of two numbers (not necessarily integers) that have a sum of 100.

정답·풀이 보기

2500이다. 두 수는 각각 50이다.

원본 교재 풀이(영어)

2500; the two numbers are each 50.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 4.3절 · 2번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
32.APEX · 4.3절 · 4번우리말 번역

곱이 500인 두 양수의 합의 최솟값을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the minimum sum of two positive numbers whose product is 500.

정답·풀이 보기

합의 최솟값은 25002\sqrt{500} 이다. 두 수는 각각 500\sqrt{500} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The minimum sum is 25002\sqrt{500}; the two numbers are each 500\sqrt{500}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.7절 · 11번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
33.APEX · 4.3절 · 5번우리말 번역

곱이 500인 두 양수의 합의 최댓값을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the maximum sum of two positive numbers whose product is 500.

정답·풀이 보기

합의 최댓값은 존재하지 않는다. 기본 방정식은 임계값이 1개뿐이며, 이 값은 최솟값에 해당한다.

원본 교재 풀이(영어)

There is no maximum sum; the fundamental equation has only 1 critical value that corresponds to a minimum.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 4.3절 · 4번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
34.APEX · 4.3절 · 6번우리말 번역

각각 [0,300][0,300] 에 속하고 곱이 500인 두 수의 합의 최댓값을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the maximum sum of two numbers, each of which is in [0,300][0,300] whose product is 500.

정답·풀이 보기

기본 방정식의 유일한 임계점은 최솟값에 해당한다. 최댓값을 구하려면 끝점을 확인한다.

한 수가 300이면 다른 수 yy 는 300y=500300y = 500 을 만족하므로 y=5/3y = 5/3 이다. 따라서 합은 300+5/3300+5/3 이다.

다른 끝점인 0은 0⋅y=5000\cdot y = 500 을 yy 에 대해 풀 수 없으므로 가능하지 않다. 실제로 0<x<5/30<x<5/3 이면 x⋅y=500x\cdot y = 500 에서 y>300y>300 이 되어야 하는데, 이는 가능한 해가 아니다.

따라서 합의 최댓값은 301.6‾301.\overline{6} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The only critical point of the fundamental equation corresponds to a minimum; to find maximum, we check the endpoints.

If one number is 300, the other number yy satisfies 300y=500300y = 500; y=5/3y = 5/3. Thus the sum is 300+5/3300+5/3.

The other endpoint, 0, is not feasible as we cannot solve 0⋅y=5000\cdot y = 500 for yy. In fact, if 0<x<5/30<x<5/3, then x⋅y=500x\cdot y = 500 forces y>300y>300, which is not a feasible solution.

Hence the maximum sum is 301.6‾301.\overline{6}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 4.3절 · 5번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
35.APEX · 4.3절 · 17번우리말 번역

단위원 안에 그릴 수 있는 직사각형 중에서 넓이가 가장 큰 직사각형의 가로와 세로의 길이를 구하세요.

영어 원문 보기

What are the dimensions of the rectangle with largest area that can be drawn inside the unit circle?

정답·풀이 보기

넓이의 최댓값은 2이며, 변의 길이가 2\sqrt{2} 인 정사각형일 때이다.

원본 교재 풀이(영어)

The largest area is 2 formed by a square with sides of length 2\sqrt{2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 4.3절 · 7번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
36.CLP-1 · 3.5절 · 4번우리말 번역

f(x)=x2+6x−10f(x)=x^2+6x-10 이다. 구간 [−5,5][-5,5] 에서 최댓값과 최솟값을 모두 구하세요.

영어 원문 보기

f(x)=x2+6x−10f(x)=x^2+6x-10. Find all global extrema on the interval [−5,5][-5,5]

정답·풀이 보기

최댓값과 최솟값은 구간 (−5,5)(-5,5) 안의 임계점이나 특이점, 또는 끝점 x=5, x=−5x=5,\,x=-5 에서 나타난다.

f′(x)=2x+6f'(x)=2x+6 이다. 이는 모든 실수에서 정의되므로 특이점은 없다. f′(x)=0f'(x)=0 인 경우는 x=−3x=-3 일 때뿐이다. 이 값은 구간 [−5,5][-5,5] 안에 있다. 따라서 확인할 점은 x=−3, x=−5x=-3,\,x=-5, 그리고 x=5x=5 이다.

c−3−55종류임계점끝점끝점f(c)−19−1545\begin{array}{|c||c|c|c|}\hline c & -3 & -5 & 5 \\ \hline \text{종류} & \text{임계점} & \text{끝점} & \text{끝점} \\ \hline f(c) & -19 & -15 & 45 \\ \hline \end{array}

최댓값은 x=5x=5 에서 45 이고, 최솟값은 x=−3x=-3 에서 −19-19 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Global extrema will occur at critical or singular points in the interval (−5,5)(-5,5) or at the endpoints x=5, x=−5x=5,\,x=-5.

f′(x)=2x+6f'(x)=2x+6. Since this is defined for all real numbers, there are no singular points. The only time f′(x)=0f'(x)=0 is when x=−3x=-3. This is inside the interval [−5,5][-5,5]. So, our points to check are x=−3, x=−5,x=-3,\,x=-5, and x=5x=5.

c−3−55typecritical pointendpointendpointf(c)−19−1545\begin{array}{|c||c|c|c|}\hline c & -3 & -5 & 5 \\ \hline \text{type} & \text{critical point} & \text{endpoint} & \text{endpoint} \\ \hline f(c) & -19 & -15 & 45 \\ \hline \end{array}

The global maximum is 45 at x=5x=5 and the global minimum is −19-19 at x=−3x=-3.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.5절 · 5번
# 최댓값·최솟값과 최적화계산보통자동 분류
37.CLP-1 · 3.5절 · 5번우리말 번역

f(x)=23x3−2x2−30x+7f(x)=\dfrac{2}{3}x^3-2x^2-30x+7. 구간 [−4,0][-4,0] 에서 모든 최댓값과 최솟값을 구하세요.

영어 원문 보기

f(x)=23x3−2x2−30x+7f(x)=\dfrac{2}{3}x^3-2x^2-30x+7. Find all global extrema on the interval [−4,0][-4,0].

정답·풀이 보기

최댓값과 최솟값은 구간의 양 끝점 x=−4x=-4, x=0x=0 에서 나타나거나, 구간 안의 특이점 또는 임계점에서 나타난다. f(x)f(x) 는 다항식이므로 모든 점에서 미분가능하고, 따라서 특이점은 없다. 임계점을 구하기 위해 도함수를 0과 같다고 놓는다.

f′(x)=2x2−4x−300=2x2−4x−30=(2x−10)(x+3)x=5, −3\begin{aligned} f'(x)&=2x^2-4x-30\\ 0&=2x^2-4x-30 &=(2x-10)(x+3)\\ x&=5,\,-3 \end{aligned}

구간 안에 있는 임계점은 x=−3x=-3 뿐이다.

c−3−40종류임계점끝점끝점f(c)611573=52+137\begin{array}{|c||c|c|c|}\hline c & -3 & -4 & 0 \\ \hline \text{종류} & \text{임계점} & \text{끝점} & \text{끝점} \\ \hline f(c) & 61 & \frac{157}{3}=52+\frac{1}{3} & 7 \\ \hline \end{array}

이 구간에서 최댓값은 x=−3x=-3 일 때 6161 이고, 최솟값은 x=0x=0 일 때 77 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Global extrema will occur at the endpoints of the interval, x=−4x=-4 and x=0x=0, or at singular or critical points inside the interval. Since f(x)f(x) is a polynomial, it is differentiable everywhere, so there are no singular points. To find the critical points, we set the derivative equal to zero.

f′(x)=2x2−4x−300=2x2−4x−30=(2x−10)(x+3)x=5, −3\begin{aligned} f'(x)&=2x^2-4x-30\\ 0&=2x^2-4x-30 &=(2x-10)(x+3)\\ x&=5,\,-3 \end{aligned}

The only critical point inside the interval is x=−3x=-3.

c−3−40typecritical pointendpointendpointf(c)611573=52+137\begin{array}{|c||c|c|c|}\hline c & -3 & -4 & 0 \\ \hline \text{type} & \text{critical point} & \text{endpoint} & \text{endpoint} \\ \hline f(c) & 61 & \frac{157}{3}=52+\frac{1}{3} & 7 \\ \hline \end{array}

The global maximum over the interval is 6161 at x=−3x=-3, and the global minimum is 77 at x=0x=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.5절 · 2번
# 최댓값·최솟값과 최적화계산보통자동 분류
38.Active Calculus · 3.5절 · 7번우리말 번역

각 함수에 대해 주어진 정보를 바탕으로, 그 함수가 최댓값만 갖는지, 최솟값만 갖는지, 둘 다 갖지 않는지, 둘 다 갖는지, 아니면 정보가 더 없으면 알 수 없는지 판단하세요. 따로 언급이 없으면 각 함수는 두 번 미분가능하고 모든 실수에서 정의되어 있다고 가정합니다. 각 경우에 결론을 설명하는 문장을 한 문장씩 쓰세요.

(a) ff 는 모든 xx 에 대해 f′′(x)<0f''(x) < 0 인 함수이다. (b) gg 는 임계수가 두 개(aa 와 bb, 단 a<ba < b)인 함수이고, x<ax < a 일 때 g′(x)<0g'(x) < 0, a<x<ba < x < b 일 때 g′(x)<0g'(x) < 0, x>bx > b 일 때 g′(x)>0g'(x) > 0 이다. (c) hh 는 임계수가 두 개(aa 와 bb, 단 a<ba < b)인 함수이고, x<ax < a 일 때 h′(x)<0h'(x) < 0, a<x<ba < x < b 일 때 h′(x)>0h'(x) > 0, x>bx > b 일 때 h′(x)<0h'(x) < 0 이다. 또한 lim⁡x→∞h(x)=0\lim_{x \to \infty} h(x) = 0 이고 lim⁡x→−∞h(x)=0\lim_{x \to -\infty} h(x) = 0 이다. (d) pp 는 x=ax = a 를 제외한 모든 곳에서 미분가능한 함수이고, x<ax < a 일 때 p′′(x)>0p''(x) > 0, x>ax > a 일 때 p′′(x)<0p''(x) < 0 이다.

영어 원문 보기

Based on the given information about each function, decide whether the function has global maximum, a global minimum, neither, both, or that it is not possible to say without more information. Assume that each function is twice differentiable and defined for all real numbers, unless noted otherwise. In each case, write one sentence to explain your conclusion.

(a) ff is a function such that f′′(x)<0f''(x) < 0 for every xx. (b) gg is a function with two critical numbers aa and bb (where a<ba < b), and g′(x)<0g'(x) < 0 for x<ax < a, g′(x)<0g'(x) < 0 for a<x<ba < x < b, and g′(x)>0g'(x) > 0 for x>bx > b. (c) hh is a function with two critical numbers aa and bb (where a<ba < b), and h′(x)<0h'(x) < 0 for x<ax < a, h′(x)>0h'(x) > 0 for a<x<ba < x < b, and h′(x)<0h'(x) < 0 for x>bx > b. In addition, lim⁡x→∞h(x)=0\lim_{x \to \infty} h(x) = 0 and lim⁡x→−∞h(x)=0\lim_{x \to -\infty} h(x) = 0. (d) pp is a function differentiable everywhere except at x=ax = a and p′′(x)>0p''(x) > 0 for x<ax < a and p′′(x)<0p''(x) < 0 for x>ax > a.

정답·풀이 보기

(a) 정보가 더 없으면 알 수 없다. 예를 들어 함수 f(x)=e−xf(x) = e^{-x}, f(x)=e−xf(x) = e^{-x}, f(x)=x2f(x) = x^2 은 각각 항상 아래로 볼록하지만, 이 중 최솟값을 갖는 것은 하나뿐이다. 항상 아래로 볼록하므로 ff 가 최댓값을 가질 수 없고, 최댓값과 최솟값을 모두 가질 수도 없음은 확실히 말할 수 있다. 최솟값을 가질 수도 있고, 둘 다 갖지 않을 수도 있다. (b) 두 번 미분가능하므로 xx 가 gg 의 임계수일 때마다 g′(x)=0g'(x) = 0 임을 안다. 따라서 주어진 구간에서 g′(x)g'(x) 의 부호로부터, gg 는 x=ax = a 이전에 감소하고 a<x<ba < x < b 에서도 감소하며, x=ax = a 에서 접선이 수평이다. 또한 x>bx > b 에서 gg 는 증가한다. 따라서 gg 는 x=bx = b 에서 최솟값을 가짐을 알 수 있다. (c) hh 는 x<ax < a 에서 항상 감소하고, a<x<ba < x < b 에서 항상 증가하며, x>bx > b 에서 항상 감소하므로, hh 는 x=ax = a 에서 극솟값을 갖고 x=bx = b 에서 극댓값을 갖는다. 게다가 x→±∞x \to \pm \infty 일 때 h(x)to0h(x) to 0 이므로 이 극값들은 모두 최댓값 또는 최솟값이기도 하다. 특히 x>bx > b 에서 h(x)h(x) 는 00 으로 감소하고 a<x<ba < x < b 에서 증가하므로, h(b)h(b) 는 (a,∞)(a, \infty) 에서 h(x)h(x) 의 가장 큰 값이고 h(b)>0h(b) > 0 이다. 마찬가지로 h(x)h(x) 는 (−∞,a)(-\infty, a) 에서 감소하고 x→−∞x \to -\infty 일 때 00 에 가까워지며 a<x<ba < x < b 에서 증가하므로, h(a)h(a) 는 (−∞,b)(-\infty, b) 에서 h(x)h(x) 의 가장 작은 값이고 h(b)<0h(b) < 0 이어야 한다. 따라서 x<ax < a 에서 h(x)h(x) 는 항상 음수이고 x>bx > b 에서 h(x)h(x) 는 항상 양수이다. 이 모든 관찰로부터 hh 는 x=ax = a 에서 최솟값을 갖고 x=bx = b 에서 최댓값을 갖는다. (d) 먼저 가정에 의해 pp 는 모든 실수에서 정의되므로 p(a)p(a) 는 어떤 유한한 값을 가짐에 주목한다. 그러나 pp 는 x=ax = a 에서 미분가능하지 않고, pp 는 x=ax = a 의 왼쪽에서 아래로 볼록하며 x=ax = a 의 오른쪽에서 위로 볼록하다. 이는 pp 가 x=ax = a 에서 극댓값을 가짐을 나타낸다. 그러나 이 극댓값이 최댓값인지, 또는 pp 가 다른 어떤 점에서 최솟값을 갖는지는 판단하기에 주어진 정보가 충분하지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) It's not possible to say without more information: for instance, the functions f(x)=e−xf(x) = e^{-x}, f(x)=e−xf(x) = e^{-x}, and f(x)=x2f(x) = x^2 are each always concave up, but only one of them has a global minimum. We can say for sure that by being always concave up, ff cannot have a global maximum, and it also cannot have both a global maximum and a global minimum. It might have a global minimum, or it might have neither. (b) By being twice differentiable, we know that g′(x)=0g'(x) = 0 any time xx is a critical number of gg. Thus, given the signs of g′(x)g'(x) on the stated intervals, gg is decreasing before x=ax = a and decreasing on a<x<ba < x < b, with a horizontal tangent line at x=ax = a. In addition, gg is increasing for x>bx > b. Thus, we know that gg has a global minimum at x=bx = b. (c) Since hh is always decreasing for x<ax < a, always increasing for a<x<ba < x < b, and always decreasing for x>bx > b, we know that hh has a local minimum at x=ax = a and a local maximum at x=bx = b. Moreover, these local extremes are both global extremes since h(x)to0h(x) to 0 as x→±∞x \to \pm \infty. In particular, since h(x)h(x) decreases to 00 for x>bx > b and increases on a<x<ba < x < b, it follows that h(b)h(b) is the largest value of h(x)h(x) on (a,∞)(a, \infty), and that h(b)>0h(b) > 0. Similarly, since h(x)h(x) decreases on (−∞,a)(-\infty, a) and approaches 00 as x→−∞x \to -\infty, and h(x)h(x) increases on a<x<ba < x < b, it must be the case that h(a)h(a) is the least value of h(x)h(x) on (−∞,b)(-\infty, b) and that h(b)<0h(b) < 0. Hence, h(x)h(x) is always negative on x<ax < a and h(x)h(x) is always positive on x>bx > b. From all of these observations, it follows that hh has a global minimum at x=ax = a and a global maximum at x=bx = b. (d) First, observe that pp is defined for all real numbers by assumption, so p(a)p(a) has some finite value. However, pp is not differentiable at x=ax = a and pp is concave up to the left of x=ax = a and concave down to the right of x=ax = a. This indicates that pp has a relative maximum at x=ax = a. Not enough information is provided, however, to determine if this relative maximum is a global maximum, nor if pp happens to have a global minimum at some other point.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4장 복습 · 27번
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39.Active Calculus · 3.5절 · 8번우리말 번역

하나 이상의 매개변수에 따라 달라지는 각 함수족에 대해, 주어진 구간에서 그 함수의 최댓값과 최솟값을 구하세요.

(a) p(x)=x3−a2xp(x) = x^3 - a^2x, [0,a][0,a] (a>0a > 0) (b) r(x)=axe−bxr(x) = axe^{-bx}, [12b,2b][\frac{1}{2b}, \frac{2}{b}] (a>0,b>1a > 0, b > 1) (c) w(x)=a(1−e−bx)w(x) = a(1-e^{-bx}), [b,3b][b, 3b] (a,b>0a, b > 0) (d) s(x)=sin⁡(kx)s(x) = \sin(kx), [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right] (k>0k > 0)

영어 원문 보기

For each family of functions that depends on one or more parameters, determine the function's absolute maximum and absolute minimum on the given interval.

(a) p(x)=x3−a2xp(x) = x^3 - a^2x, [0,a][0,a] (a>0a > 0) (b) r(x)=axe−bxr(x) = axe^{-bx}, [12b,2b][\frac{1}{2b}, \frac{2}{b}] (a>0,b>1a > 0, b > 1) (c) w(x)=a(1−e−bx)w(x) = a(1-e^{-bx}), [b,3b][b, 3b] (a,b>0a, b > 0) (d) s(x)=sin⁡(kx)s(x) = \sin(kx), [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right] (k>0k > 0)

정답·풀이 보기

(a) [0,a][0,a]에서 p(x)=x3−a2xp(x) = x^3 - a^2x가 주어졌으므로, 먼저 [0,a][0,a]에 속하는 pp의 임계수를 구한다. p′(x)=3x2−a2=3(x2−a23)p'(x) = 3x^2 - a^2 = 3\left(x^2 - \frac{a^2}{3} \right)이므로 pp는 x=±a3x = \pm \frac{a}{\sqrt{3}}에서 임계수를 가진다. 음의 임계수는 구간 밖에 있고, 양의 임계수는 0<13<10 < \frac{1}{\sqrt{3}} < 1이므로 구간 안에 있다. 양 끝점과 구간 안의 임계수에서 pp의 값을 구하면 p(0)=0p(0) = 0, p(a)=a3−a2⋅a=0p(a) = a^3 - a^2 \cdot a = 0, p(a3)=(a3)3−a2⋅(a3)=a333−a33=−2a333p\left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right) = \left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right)^3 - a^2 \cdot \left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right) = \frac{a^3}{3\sqrt{3}} - \frac{a^3}{\sqrt{3}} = -\frac{2a^3}{3\sqrt{3}}이다. 따라서 [0,a][0,a]에서 pp의 최댓값은 p(0)=p(a)=0p(0) = p(a) = 0이고 최솟값은 p(a3)=−2a333p\left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right) = -\frac{2a^3}{3\sqrt{3}}이다. (b) [12b,2b]\left[\frac{1}{2b}, \frac{2}{b}\right]에서 r(x)=axe−bxr(x) = axe^{-bx}가 주어졌으므로, 먼저 주어진 구간에 속하는 rr의 임계수를 구한다. 곱의 미분법에 의해 r′(x)=axe−bx(−b)+e−bxar'(x) = ax e^{-bx} (-b) + e^{-bx} a이다. 인수분해하면 r′(x)=ae−bx(−bx+1)r'(x) = ae^{-bx}(-bx + 1)이므로 rr의 임계수는 x=1bx = \frac{1}{b} 하나뿐이다. b>1b > 1이므로 12b<1b<b\frac{1}{2b} < \frac{1}{b} < b이고, 따라서 임계수는 구간 안에 있다. 양 끝점과 임계수에서 rr의 값을 구하면 다음과 같다.

  • r(12b)=a⋅12b⋅e−1/2≈0.607a2b=0.3035abr\left( \frac{1}{2b} \right) = a \cdot \frac{1}{2b} \cdot e^{-1/2} \approx 0.607 \frac{a}{2b} = 0.3035 \frac{a}{b}
  • r(2b)=a⋅2b⋅e−2≈0.1352ab=0.270abr\left( \frac{2}{b} \right) = a \cdot \frac{2}{b} \cdot e^{-2} \approx 0.135 \frac{2a}{b} = 0.270 \frac{a}{b}
  • r(1b)=a⋅1b⋅e−1≈0.368abr\left( \frac{1}{b} \right) = a \cdot \frac{1}{b} \cdot e^{-1} \approx 0.368 \frac{a}{b} 따라서 rr의 최댓값은 r(1b)≈0.368abr\left( \frac{1}{b} \right) \approx 0.368 \frac{a}{b}이고 최솟값은 r(2b)≈0.270abr\left( \frac{2}{b} \right) \approx 0.270 \frac{a}{b}이다. (c) [b,3b][b, 3b]에서 w(x)=a(1−e−bx)w(x) = a(1-e^{-bx})에 대해, 먼저 w′(x)=a(be−bx)=abe−bxw'(x) = a(be^{-bx}) = abe^{-bx}이다. aa와 bb는 모두 양수이고 모든 xx의 값에 대해 e−bxe^{-bx}도 양수이므로, 모든 xx의 값에 대해 w′(x)>0w'(x) > 0임을 알 수 있다. ww는 항상 증가하므로(특히 [b,3b][b,3b]에서), ww는 왼쪽 끝점(g(b)=a(1−e−b2)g(b) = a(1-e^{-b^2}))에서 최솟값을, 오른쪽 끝점(g(3b)=a(1−e−3b2)g(3b) = a(1-e^{-3b^2}))에서 최댓값을 가진다. (d) 마지막으로 [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right]에서 s(x)=sin⁡(kx)s(x) = \sin(kx)에 대해, s′(x)=kcos⁡(kx)s'(x) = k\cos(kx)이고 어떤 정수 nn에 대해 kx=π2±nπkx = \frac{\pi}{2} \pm n\pi일 때 cos⁡(kx)=0\cos(kx) = 0이므로 x=π2k±nπ=π±2nπ2kx = \frac{\pi}{2k} \pm n\pi = \frac{\pi \pm 2n\pi}{2k}이다. 이 xx의 값들이 ss의 임계수이다. n=−1,0,1n = -1, 0, 1일 때 해당하는 임계수는 다음과 같다. x=−π2k,π2k,3π2kx = -\frac{\pi}{2k}, \frac{\pi}{2k}, \frac{3\pi}{2k} −π2-\frac{\pi}{2}, π2k\frac{\pi}{2k}, 3π2k\frac{3\pi}{2k}의 값을 π3\frac{\pi}{3} 및 5π6\frac{5\pi}{6}과 비교하면, π2k\frac{\pi}{2k}만 주어진 구간 [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right] 안에 있음을 알 수 있다. 따라서 x=π2kx = \frac{\pi}{2k}가 ss의 값을 구해야 하는 유일한 임계수이다. 양 끝점과 해당 임계수에서 ss의 값을 구하면 다음과 같다.
  • s(π3k)=sin⁡(k⋅π3k)=sin⁡(π3)=32s\left( \frac{\pi}{3k} \right) = \sin\left( k \cdot \frac{\pi}{3k} \right) = \sin\left( \frac{\pi}{3} \right) = \frac{\sqrt{3}}{2};
  • s(5π6k)=sin⁡(k⋅5π6k)=sin⁡(5π6)=12s\left( \frac{5\pi}{6k} \right) = \sin\left( k \cdot \frac{5\pi}{6k} \right) = \sin\left( \frac{5\pi}{6} \right) = \frac{1}{2};
  • s(π2k)=sin⁡(k⋅π2k)=sin⁡(π2)=1s\left( \frac{\pi}{2k} \right) = \sin\left( k \cdot \frac{\pi}{2k} \right) = \sin\left( \frac{\pi}{2} \right) = 1. 따라서 [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right]에서 ss의 최댓값은 s(π2k)=1s\left( \frac{\pi}{2k} \right) = 1이고 ss의 최솟값은 s(5π6k)=12s\left( \frac{5\pi}{6k} \right) = \frac{1}{2}이다.
원본 교재 풀이(영어)

(a) Given p(x)=x3−a2xp(x) = x^3 - a^2x on [0,a][0,a], we first find the critical number(s) of pp that lie in [0,a][0,a]. Since p′(x)=3x2−a2=3(x2−a23)p'(x) = 3x^2 - a^2 = 3\left(x^2 - \frac{a^2}{3} \right), we know pp has critical numbers at x=±a3x = \pm \frac{a}{\sqrt{3}}. The negative critical number lies outside the interval, while the positive one lies within the interval since 0<13<10 < \frac{1}{\sqrt{3}} < 1. Evaluating pp at the endpoints and the critical number within the interval, we find that p(0)=0p(0) = 0, p(a)=a3−a2⋅a=0p(a) = a^3 - a^2 \cdot a = 0, and p(a3)=(a3)3−a2⋅(a3)=a333−a33=−2a333p\left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right) = \left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right)^3 - a^2 \cdot \left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right) = \frac{a^3}{3\sqrt{3}} - \frac{a^3}{\sqrt{3}} = -\frac{2a^3}{3\sqrt{3}}. Hence, the absolute maximum of pp on [0,a][0,a] is p(0)=p(a)=0p(0) = p(a) = 0 and the absolute minimum is p(a3)=−2a333p\left( \frac{a}{\sqrt{3}} \right) = -\frac{2a^3}{3\sqrt{3}}. (b) Given r(x)=axe−bxr(x) = axe^{-bx} on [12b,2b]\left[\frac{1}{2b}, \frac{2}{b}\right], we first find the critical numbers of rr that lie in the given interval. Note that by the product rule, r′(x)=axe−bx(−b)+e−bxar'(x) = ax e^{-bx} (-b) + e^{-bx} a. Factoring, r′(x)=ae−bx(−bx+1)r'(x) = ae^{-bx}(-bx + 1), and thus the only critical number of rr occurs where x=1bx = \frac{1}{b}. Note that 12b<1b<b\frac{1}{2b} < \frac{1}{b} < b since b>1b > 1, and thus the critical number lies within the interval. Evaluating rr at the endpoints and the critical number, we find

  • r(12b)=a⋅12b⋅e−1/2≈0.607a2b=0.3035abr\left( \frac{1}{2b} \right) = a \cdot \frac{1}{2b} \cdot e^{-1/2} \approx 0.607 \frac{a}{2b} = 0.3035 \frac{a}{b}
  • r(2b)=a⋅2b⋅e−2≈0.1352ab=0.270abr\left( \frac{2}{b} \right) = a \cdot \frac{2}{b} \cdot e^{-2} \approx 0.135 \frac{2a}{b} = 0.270 \frac{a}{b}
  • r(1b)=a⋅1b⋅e−1≈0.368abr\left( \frac{1}{b} \right) = a \cdot \frac{1}{b} \cdot e^{-1} \approx 0.368 \frac{a}{b} The absolute max of rr is therefore r(1b)≈0.368abr\left( \frac{1}{b} \right) \approx 0.368 \frac{a}{b} and the absolute min is r(2b)≈0.270abr\left( \frac{2}{b} \right) \approx 0.270 \frac{a}{b}. (c) For w(x)=a(1−e−bx)w(x) = a(1-e^{-bx}) on [b,3b][b, 3b], we first note that w′(x)=a(be−bx)=abe−bxw'(x) = a(be^{-bx}) = abe^{-bx}. Since aa and bb are both positive and so is e−bxe^{-bx} for every value of xx, we see that w′(x)>0w'(x) > 0 for every value of xx. Because ww is always increasing (specifically on [b,3b][b,3b]), ww has its absolute minimum at the left endpoint (g(b)=a(1−e−b2)g(b) = a(1-e^{-b^2})) and its absolute maximum at the right endpoint (g(3b)=a(1−e−3b2)g(3b) = a(1-e^{-3b^2})). (d) Finally, for s(x)=sin⁡(kx)s(x) = \sin(kx) on [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right], we know s′(x)=kcos⁡(kx)s'(x) = k\cos(kx), and cos⁡(kx)=0\cos(kx) = 0 when kx=π2±nπkx = \frac{\pi}{2} \pm n\pi for some integer nn, so x=π2k±nπ=π±2nπ2kx = \frac{\pi}{2k} \pm n\pi = \frac{\pi \pm 2n\pi}{2k}. These xx-values are the critical numbers of ss. Note that when n=−1,0,1n = -1, 0, 1, the corresponding critical numbers are x=−π2k,π2k,3π2kx = -\frac{\pi}{2k}, \frac{\pi}{2k}, \frac{3\pi}{2k} Comparing the values of −π2-\frac{\pi}{2}, π2k\frac{\pi}{2k}, and 3π2k\frac{3\pi}{2k} to π3\frac{\pi}{3} and 5π6\frac{5\pi}{6}, we see that only π2k\frac{\pi}{2k} lies in the given interval [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right], and thus x=π2kx = \frac{\pi}{2k} is the only critical number at which we need to evaluate ss. Evaluating ss at the endpoints and relevant critical number, we find:
  • s(π3k)=sin⁡(k⋅π3k)=sin⁡(π3)=32s\left( \frac{\pi}{3k} \right) = \sin\left( k \cdot \frac{\pi}{3k} \right) = \sin\left( \frac{\pi}{3} \right) = \frac{\sqrt{3}}{2};
  • s(5π6k)=sin⁡(k⋅5π6k)=sin⁡(5π6)=12s\left( \frac{5\pi}{6k} \right) = \sin\left( k \cdot \frac{5\pi}{6k} \right) = \sin\left( \frac{5\pi}{6} \right) = \frac{1}{2}; and
  • s(π2k)=sin⁡(k⋅π2k)=sin⁡(π2)=1s\left( \frac{\pi}{2k} \right) = \sin\left( k \cdot \frac{\pi}{2k} \right) = \sin\left( \frac{\pi}{2} \right) = 1. Hence the absolute max of ss on [π3k,5π6k]\left[\frac{\pi}{3k}, \frac{5\pi}{6k}\right] is s(π2k)=1s\left( \frac{\pi}{2k} \right) = 1 and the absolute min of ss is s(5π6k)=12s\left( \frac{5\pi}{6k} \right) = \frac{1}{2}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 3.5절 · 10번
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
40.Active Calculus · 3.5절 · 9번우리말 번역

아래에 설명된 각 함수([a,b][a,b]에서 연속)에 대하여, 구간 [a,b][a,b]에서 함수의 최댓값과 최솟값이 어디에서 나타나는지 말하거나, 결론을 내리기에 주어진 정보가 충분하지 않다고 말하세요. 문제에 언급된 임계수는 그 함수가 [a,b][a,b]에서 갖는 임계수 전부라고 가정하세요. 각 경우에 답의 이유를 한 문장으로 쓰세요.

(a) [a,b][a,b]의 모든 xx에 대해 f′(x)≤0f'(x) \le 0 (b) gg는 a<c<ba < c< b인 cc에서 임계수를 가지며, x<cx < c일 때 g′(x)>0g'(x) > 0이고 x>cx > c일 때 g′(x)<0g'(x) < 0 (c) h(a)=h(b)h(a) = h(b)이고 [a,b][a,b]의 모든 xx에 대해 h′′(x)<0h''(x) < 0 (d) p(a)>0p(a) > 0, p(b)<0p(b) < 0이고, a<c<ba < c < b인 임계수 cc에 대해 x<cx < c일 때 p′(x)<0p'(x) < 0이고 x>cx > c일 때 p′(x)>0p'(x) > 0

영어 원문 보기

For each of the functions described below (each continuous on [a,b][a,b]), state the location of the function's absolute maximum and absolute minimum on the interval [a,b][a,b], or say there is not enough information provided to make a conclusion. Assume that any critical numbers mentioned in the problem statement represent all of the critical numbers the function has in [a,b][a,b]. In each case, write one sentence to explain your answer.

(a) f′(x)≤0f'(x) \le 0 for all xx in [a,b][a,b] (b) gg has a critical number at cc such that a<c<ba < c< b and g′(x)>0g'(x) > 0 for x<cx < c and g′(x)<0g'(x) < 0 for x>cx > c (c) h(a)=h(b)h(a) = h(b) and h′′(x)<0h''(x) < 0 for all xx in [a,b][a,b] (d) p(a)>0p(a) > 0, p(b)<0p(b) < 0, and for the critical number cc such that a<c<ba < c < b, p′(x)<0p'(x) < 0 for x<cx < c and p′(x)>0p'(x) > 0 for x>cx > c

정답·풀이 보기

(a) [a,b][a,b]의 모든 xx에 대해 f′(x)≤0f'(x) \leq 0이라는 것은 이 구간에서 ff가 증가할 수 없다는 뜻이다. 따라서 이 구간에서 ff는 상수이거나 어딘가에서 ff가 감소한다. 그러므로 ff의 최댓값은 x=ax=a에서, 최솟값은 x=bx=b에서 나타난다고 결론지을 수 있다. (b) 주어진 정보에 따르면 gg는 (a,c)(a,c)에서 증가하고 (c,b)(c,b)에서 감소한다. 따라서 gg는 x=cx=c에서 최댓값을 갖는다. gg의 최솟값은 x=ax=a 또는 x=bx=b에서 나타나야 한다. 주어진 정보만으로는 gg가 (a,c)(a,c)에서 얼마나 증가하고 (c,b)(c,b)에서 얼마나 감소하는지 알 수 없으므로, gg가 최솟값을 갖는 끝점이 어느 쪽인지는 판단할 수 없다. (c) h(a)=h(b)h(a)=h(b)이고 [a,b][a,b]의 모든 xx에 대해 h′′(x)<0h''(x) < 0이려면, hh의 그래프는 구간 [a,b][a,b]에서 위로 볼록한, 즉 아래쪽으로 열린 포물선과 비슷한 모양이어야 한다. 따라서 hh는 x=ax=a와 x=bx=b에서 최솟값을 갖고 (a,b)(a,b) 안의 어딘가에서 최댓값을 갖지만, hh가 최댓값을 갖는 정확한 점은 알 수 없다. (d) 주어진 정보에 따르면 pp의 그래프는 (a,c)(a,c)에서 감소한 다음 (c,b)(c,b)에서 증가한다. 따라서 p(c)<p(b)p(c) < p(b)여야 하고, pp는 x=cx=c에서 최솟값을 갖는다. p(a)>p(b)p(a) > p(b)이므로 p(a)p(a)가 [a,b][a,b]에서 pp의 최댓값이 된다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The fact that f′(x)≤0f'(x) \leq 0 for all xx in [a,b][a,b] means that ff cannot increase in this interval. So either ff is constant or ff decreases somewhere in this interval. We can conclude that the global maximum value of ff occurs at x=ax=a and the global minimum value at x=bx=b. (b) The information we are given shows that gg is increasing on (a,c)(a,c) and decreasing on (c,b)(c,b). So gg has a global maximum value at x=cx=c. We know that gg must have a global minimum at either x=ax=a or x=bx=b. The information given does not tell us how much gg increases on (a,c)(a,c) and decreases on (c,b)(c,b), so we cannot determine the endpoint at which gg attains its global minimum value. (c) In order for h(a)=h(b)h(a)=h(b) and h′′(x)<0h''(x) < 0 for all xx in [a,b][a,b], the graph of hh must look something like a parabola that opens down on the interval [a,b][a,b]. Consequently, hh has its global minimum at x=ax=a and x=bx=b, and its global maximum somewhere in (a,b)(a,b), but we do not know the exact point at which hh attains its global maximum. (d) The given information forces the graph of pp to decrease on (a,c)(a,c) then increase on (c,b)(c,b). Thus, we must have p(c)<p(b)p(c) < p(b) and so pp has its global minimum value at x=cx=c. Since p(a)>p(b)p(a) > p(b), this makes p(a)p(a) the global maximum value of pp on [a,b][a,b].

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