문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 미분

평균변화율과 미분계수

평균변화율과 순간변화율(미분계수)의 뜻, 접선의 기울기로서의 미분계수를 이해한다

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

5문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 3.1절 · 42번우리말 번역

다음 문제에서, 도함수의 극한 정의를 이용하여 주어진 각 함수의 x=ax=a 에서의 미분계수가 존재하지 않음을 보이세요.

f(x)=x2/3,x=0f(x)={x}^{2/3},x=0

영어 원문 보기

For the following exercises, use the limit definition of derivative to show that the derivative does not exist at x=ax=a for each of the given functions.

f(x)=x2/3,x=0f(x)={x}^{2/3},x=0

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.1절 · 15번
# 평균변화율과 미분계수증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.OpenStax 1권 · 3.1절 · 43번우리말 번역

다음 문제에서, 도함수의 극한 정의를 이용하여 주어진 각 함수의 x=ax=a 에서의 미분계수가 존재하지 않음을 보이세요.

f(x)={1,x<1x,x≥1,x=1f(x)=\{\begin{array}{c}1,x<1 \\ x,x\ge 1\end{array},x=1

영어 원문 보기

For the following exercises, use the limit definition of derivative to show that the derivative does not exist at x=ax=a for each of the given functions.

f(x)={1,x<1x,x≥1,x=1f(x)=\{\begin{array}{c}1,x<1 \\ x,x\ge 1\end{array},x=1

정답·풀이 보기

lim⁡x→1−1−1x−1=0≠1=lim⁡x→1+x−1x−1\lim_{x\to {1}^{-}}\frac{1-1}{x-1}=0\ne 1=\lim_{x\to {1}^{+}}\frac{x-1}{x-1}

원본 교재 풀이(영어)

lim⁡x→1−1−1x−1=0≠1=lim⁡x→1+x−1x−1\lim_{x\to {1}^{-}}\frac{1-1}{x-1}=0\ne 1=\lim_{x\to {1}^{+}}\frac{x-1}{x-1}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.1절 · 11번
# 평균변화율과 미분계수증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.OpenStax 1권 · 3.1절 · 44번우리말 번역

다음 연습문제에서, 미분계수의 극한 정의를 사용하여 주어진 각 함수에 대해 x=ax=a 에서 미분계수가 존재하지 않음을 보이세요.

f(x)=∣x∣x,x=0f(x)=\frac{|x|}{x},x=0

영어 원문 보기

For the following exercises, use the limit definition of derivative to show that the derivative does not exist at x=ax=a for each of the given functions.

f(x)=∣x∣x,x=0f(x)=\frac{|x|}{x},x=0

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 2.2절 · 14번
# 평균변화율과 미분계수증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.Active Calculus · 1.3절 · 12번우리말 번역

중국의 인구 PP (단위: 십억 명)를 함수 P(t)=1.15(1.014)tP(t) = 1.15(1.014)^t 으로 근사할 수 있다고 하자. 여기서 tt 는 1993년 초부터 지난 햇수이다.

(a) 이 모델에 따르면, 1993년 1월 1일부터 2000년 1월 1일까지 중국 인구의 총 변화량은 얼마였습니까? 이 기간 동안 인구의 평균변화율은 얼마입니까? 이 평균변화율은 2000년 1월 1일의 인구의 순간변화율보다 큽니까, 작습니까? 모든 답에 알맞은 단위를 반드시 포함하여 설명하고 근거를 제시하세요. (b) 이 모델에 따르면, 2012년 1월 1일부터 시작하는 10년 동안 중국 인구의 평균변화율은 얼마입니까? 구하세요. (c) 오늘 날짜에서 인구의 정확한 순간변화율을 나타내는, 극한을 포함한 식을 쓰세요. 그런 다음 이 극한의 값을 어림하고(어떤 방법으로 어림하기로 했는지 설명하세요), 구한 값의 의미를 단위를 포함하여 설명하세요. (d) 오늘 날짜로 주어지는 tt 의 값에 해당하는 점에서 함수 y=P(t)y = P(t) 의 접선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose that the population, PP, of China (in billions) can be approximated by the function P(t)=1.15(1.014)tP(t) = 1.15(1.014)^t where tt is the number of years since the start of 1993.

(a) According to the model, what was the total change in the population of China between January 1, 1993 and January 1, 2000? What will be the average rate of change of the population over this time period? Is this average rate of change greater or less than the instantaneous rate of change of the population on January 1, 2000? Explain and justify, being sure to include proper units on all your answers. (b) According to the model, what is the average rate of change of the population of China in the ten-year period starting on January 1, 2012? (c) Write an expression involving limits that, if evaluated, would give the exact instantaneous rate of change of the population on today's date. Then estimate the value of this limit (discuss how you chose to do so) and explain the meaning (including units) of the value you have found. (d) Find an equation for the tangent line to the function y=P(t)y = P(t) at the point where the tt-value is given by today's date.

정답·풀이 보기

(a) 먼저 P(7)−P(0)=115(1.014)7−115(1.014)0≈0.1175P(7)-P(0) = 115(1.014)^7-115(1.014)^0 \approx 0.1175 십억 명이 총 인구 변화량이다. 따라서 이 기간의 평균변화율은 AV[0,7]=0.11757≈0.01679AV_{[0,7]}=\frac{0.1175}{7} \approx 0.01679 십억 명/년이다. t=7t = 7 에서의 인구의 순간변화율은 P′(7)=lim⁡h→0AV[7,7+h]=lim⁡h→0115(1.014)7+h−115(1.014)7h P'(7) = \lim_{h \to 0} AV_{[7,7+h]} = \lim_{h \to 0} \frac{115(1.014)^{7+h}-115(1.014)^7}{h}\, 이고, 작은 hh 값들로 이 값을 어림하면 P′(7)≈0.1762P'(7) \approx 0.1762 이다. 그러므로 t=7t = 7 에서의 순간변화율은 구간 [0,7][0,7] 에서 PP 의 평균변화율보다 크다. (b) 평균변화율의 공식을 이용하면, AV[19,29]=1.15(1.014)29−1.15(1.014)1929−19≈0.02234AV_{[19,29]}=\frac{1.15(1.014)^{29}-1.15(1.014)^{19}}{29-19} \approx 0.02234 십억 명/년이다. (c) 오늘 날짜를 2015년 7월 1일이라고 하면 t=22.5t = 22.5 이므로 P′(22.5)P'(22.5) 를 계산하면 된다. 극한의 정의에 따라 P′(22.5)=lim⁡h→0115(1.014)22.5+h−115(1.014)22.5h .P'(22.5) = \lim_{h \to 0} \frac{115(1.014)^{22.5+h}-115(1.014)^{22.5}}{h}\,. 작은 hh 값들로 이 극한을 어림하면 P′(22.5)≈0.02186P'(22.5) \approx 0.02186 이고, 단위는 십억 명/년이다. (d) 기울기가 P′(22.5)≈0.02186P'(22.5) \approx 0.02186 이고 점 (22.5,P(22.5))(22.5, P(22.5)) 를 지나는 접선의 방정식을 구하면 된다. 점-기울기 꼴을 이용하면, 이 직선은 y−1.57236=0.02186(t−22.5) y - 1.57236 = 0.02186(t-22.5)\, 이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) First, P(7)−P(0)=115(1.014)7−115(1.014)0≈0.1175P(7)-P(0) = 115(1.014)^7-115(1.014)^0 \approx 0.1175 billion people is the total population change. It follows that the average rate of change over this time period is AV[0,7]=0.11757≈0.01679AV_{[0,7]}=\frac{0.1175}{7} \approx 0.01679 billion people per year. The instantaneous rate of change of the population at t=7t = 7 is P′(7)=lim⁡h→0AV[7,7+h]=lim⁡h→0115(1.014)7+h−115(1.014)7h ,P'(7) = \lim_{h \to 0} AV_{[7,7+h]} = \lim_{h \to 0} \frac{115(1.014)^{7+h}-115(1.014)^7}{h}\,, and approximating this quantity with small values of hh, it follows that P′(7)≈0.1762P'(7) \approx 0.1762. Hence, the instantaneous rate of change at t=7t = 7 is greater than the average rate of change of PPon the interval [0,7][0,7]. (b) Using the formula for average rate of change, AV[19,29]=1.15(1.014)29−1.15(1.014)1929−19≈0.02234AV_{[19,29]}=\frac{1.15(1.014)^{29}-1.15(1.014)^{19}}{29-19} \approx 0.02234 billion people/year. (c) We will say that today's date is July 1, 2015, which means that t=22.5t = 22.5, so we want to compute P′(22.5)P'(22.5). The limit definition tells us that P′(22.5)=lim⁡h→0115(1.014)22.5+h−115(1.014)22.5h .P'(22.5) = \lim_{h \to 0} \frac{115(1.014)^{22.5+h}-115(1.014)^{22.5}}{h}\,. Estimating this limit by using small values of hh, we determine that P′(22.5)≈0.02186P'(22.5) \approx 0.02186, which is measured in billions of people per year. (d) We want the equation of the tangent line that has slope P′(22.5)≈0.02186P'(22.5) \approx 0.02186 and that passes through the point (22.5,P(22.5))(22.5, P(22.5)). Using point-slope form, it follows that the line is given by y−1.57236=0.02186(t−22.5) .y - 1.57236 = 0.02186(t-22.5)\,.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 1.3절 · 13번
# 평균변화율과 미분계수증명·논술자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.Active Calculus · 1.5절 · 8번우리말 번역

공중으로 수직으로 던져 올린 공의 속도는 v(t)=16−32tv(t) = 16 - 32t 로 주어진다. 여기서 vv 는 초당 피트로, tt 는 초로 측정한다. 공은 t=0t = 0 부터 t=2t = 2 까지 공중에 떠 있다.

(a) 공의 속도가 가장 큰 때는 언제인지 구하세요. (b) v′(1)v'(1) 의 값을 구하세요. 그렇게 생각한 근거를 설명하세요. (c) v′(1)v'(1) 의 값의 단위는 무엇인지 구하세요. 이 값과 그에 해당하는 단위는 시각 t=1t = 1 에서 공의 움직임에 대해 무엇을 말해 주는지 설명하세요. (d) 함수 v′(t)v'(t) 의 물리적 의미는 무엇인지 설명하세요.

영어 원문 보기

The velocity of a ball that has been tossed vertically in the air is given by v(t)=16−32tv(t) = 16 - 32t, where vv is measured in feet per second, and tt is measured in seconds. The ball is in the air from t=0t = 0 until t=2t = 2.

(a) When is the ball's velocity greatest? (b) Determine the value of v′(1)v'(1). Justify your thinking. (c) What are the units on the value of v′(1)v'(1)? What does this value and the corresponding units tell you about the behavior of the ball at time t=1t = 1? (d) What is the physical meaning of the function v′(t)v'(t)?

정답·풀이 보기

(a) v(t)=16−32tv(t) = 16-32t 는 기울기가 음수인 −32-32 인 일차함수이므로 감소함수이다. 이 함수를 t=0t = 0 부터 t=2t=2 까지 살펴보므로, 속도는 왼쪽 끝점인 t=0t=0 일 때 가장 크다. 이때의 가장 큰 속도는 v(0)=16v(0) = 16 피트/초이다. (b) vv 는 일차함수이므로 기울기가 상수이고, 따라서 이 함수의 모든 접선의 기울기는 함수가 나타내는 직선의 기울기와 같다. 그러므로 v′(1)=−32v'(1) = -32 이다. (c) vv 는 초당 피트로, tt 는 초로 측정하므로 v′(1)v'(1) 의 단위는 “초당 피트 매 초”이다. v′(1)=−32v'(1) = -32 이므로, 이는 공의 속도가 매 초 초당 32피트의 비율로 감소하고 있음을 뜻한다. 즉, t=1t = 1 에서 공의 속도가 얼마이든, 그다음 1초 동안 속도가 (정확히) 초당 3232 피트만큼 감소할 것으로 기대할 수 있다. (보통은 이 전체 감소량이 정확한 값이 아니라 근삿값이지만, 속도 함수가 일차함수이므로 전체 변화량을 정확하게 계산할 수 있다.) (d) 속도의 순간변화율이 바로 공의 가속도이다. 실제로 v′(t)v'(t) 는 공의 속도가 어떻게 변하는지를 알려 주며, 속도가 초당 피트 매 초 단위로 −32-32 라는 일정한 비율로 변함을 나타낸다. 이는 중력에 의한 가속도가 상수라는 사실과도 일치한다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Observe that v(t)=16−32tv(t) = 16-32t is a linear function with negative slope −32-32, and thus decreasing. Since the function is of interest from t=0t = 0 to t=2t=2, the velocity is greatest at the left endpoint, when t=0t=0. This greatest velocity is v(0)=16v(0) = 16 feet per second. (b) Since vv is a linear function, its slope is constant, and hence the slope of every tangent line to the function is the same as the slope of the line the function generates. Thus, v′(1)=−32v'(1) = -32. (c) Because vv is measured in feet per second and tt in seconds, the units on v′(1)v'(1) are “feet per second per second.” Knowing that v′(1)=−32v'(1) = -32, this tells us that the ball's velocity is decreasing at a rate of 32 feet per second per second; that is, for whatever the ball's velocity is at t=1t = 1, we would expect the velocity to decrease by (exactly) 3232 feet per second over the next one second. (Normally this total decrease would be approximate, not exact, but since the velocity function is linear, we can compute the exact total change.) (d) The instantaneous rate of change of velocity is precisely the acceleration of the ball. Indeed, v′(t)v'(t) tells us how the ball's velocity changes, and that it does so at a constant rate of −32-32 feet per second per second. This is also consistent with the fact that acceleration due to gravity is constant.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.3절 · 8번
# 평균변화율과 미분계수증명·논술자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)