함수 가 기울기 인 접선을 갖는 점이 존재함을 보이려고 한다. 다음 풀이에서 잘못된 부분을 모두 찾고, 올바른 증명을 쓰세요.
함수 는 모든 실수에서 연속이고 미분가능하므로 평균값 정리를 적용할 수 있다. 이고 이므로, 평균값 정리에 의해 다음을 만족하는 가 존재한다. .
영어 원문 보기
Suppose you want to show that a point exists where the function has a tangent line with slope . Find the mistake(s) in the following work, and give a correct proof.
The function is continuous and differentiable over all real numbers, so the mean value theorem applies. and , so by the mean value theorem, there exists some such that .
정답·풀이 보기
함수 는 모든 실수에서 연속이지만, 일 때만 미분가능하다. 따라서 평균값 정리를 적용하려면 구간이 양수만으로 또는 음수만으로 이루어져야 한다. 구간 은 적절하지 않다.
평균값 정리를 이용해서 원하는 것을 증명할 수 있다. , 이면 구간 에 0이 포함되지 않으므로 는 이 구간에서 미분가능하고, 는 모든 곳에서 연속이다. 따라서 평균값 정리에 의해 인 점 가 존재한다.
그렇지만 그런 점이 존재함을 보이는 더 쉬운 방법은 평균값 정리를 쓰지 않고 그 점을 직접 찾는 것이다. 일 때 이므로 이다. 그러면 이다.
원본 교재 풀이(영어)
The function is continuous over all real numbers, but it is only differentiable when . So, if we want to apply the MVT, our interval must consist of only positive numbers or only negative numbers: the interval is not valid.
It is possible to use the mean value theorem to prove what we want: if and , then is differentiable over the interval (since 0 is not contained in that interval), and is continuous everywhere, so by the mean value theorem there exists some point where .
That being said, an easier way to prove that a point exists is to simply find it–without using the MVT. When , , so . Then .