라 하자. 양 끝점의 함숫값을 확인하고 의 관련된 모든 임계수를 찾아 그 값을 계산하여, 주어진 구간에서 의 최댓값과 최솟값을 정확하게 구하세요.
(a) (b) (c) (d)
영어 원문 보기
Let . Find the exact absolute maximum and minimum of on the provided intervals by testing the endpoints and finding and evaluating all relevant critical numbers of .
(a) (b) (c) (d)
정답·풀이 보기
(a) 에서 이다. 따라서 일 필요충분조건은 이고, 그러므로 어떤 정수 에 대해 이다. 이 방정식을 에 대해 풀면 이므로 이제 주어진 구간 을 생각하자. 이 구간은 로 볼 수 있다. 는 이 구간에 속하고, 도 속한다. 따라서 구간 안에 의 값을 계산해야 할 임계수가 두 개 있고, 양 끝점에서도 값을 계산한다. 계산하면 다음과 같다.
- ;
- ;
- ; 그리고
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고, 최솟값은 이다. (b) (a)의 풀이에서 의 임계수는 임을 알 수 있다. 구간 에서는 만 구간에 속한다. 따라서 의 값을 계산할 점은 세 개이다. 계산하면:
- ;
- ; 그리고
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고, 최솟값은 이다. (c) 부터 까지의 구간에서 는 거의 두 주기를 완전히 지나므로 최댓값과 최솟값을 모두 갖는다. 최댓값은 (a)에서 구한 대로 이고, 최솟값은 이다. 예를 들어 이고, 최솟값은 이다. 주어진 구간에서 함수가 이 값들을 갖는 다른 점들도 있다. (d) 구간 에서는 임계수 만 구간에 속한다. 따라서 의 값을 계산할 점은 세 개이다. 계산하면:
- ;
- ; 그리고
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고, 최솟값은 이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) For , . It follows that if and only if , and thus for some integer value of . Solving this most recent equation for , we have , so Now we consider the given interval , which we can think of as . The value lies in this interval, as does . Thus, we have two critical numbers in the interval at which to evaluate , as well as at the endpoints. Doing so, we find:
- ;
- ;
- ; and
- . The absolute max of on is thus , while the absolute min is . (b) From our work in (a), we know that has critical numbers at . On the interval , only lies in the interval. Thus we have three values at which to evaluate . Doing so:
- ;
- ; and
- . The absolute max of on is thus , while the absolute min is . (c) On the interval from to , completes nearly two full periods, and thus achieves each of its maximum and minimum values. The absolute maximum is as determined in (a), and the absolute minimum is . These occur, for example, at , while the absolute min is . There are other points at which the function achieves these values on the given interval. (d) On the interval , only the critical number lies in the interval. Thus we have three values at which to evaluate . Doing so:
- ;
- ; and
- . The absolute max of on is thus , while the absolute min is .