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

362문제 · 13 / 19쪽

241.APEX · 3.4절 · 25번우리말 번역

연습문제 15–28에서 함수 f(x)f(x) 가 주어져 있다.

(a) ff 의 변곡점이 될 수 있는 점을 구하세요. (b) 수직선을 만들어 ff 가 아래로 볼록인 구간과 위로 볼록인 구간을 판단하세요.

f(x)=sin⁡x+cos⁡x\displaystyle f(x) = \sin x + \cos x ((−π,π)(-\pi,\pi) 에서)

영어 원문 보기

In Exercises 15–28, a function f(x)f(x) is given.

(a) Find the possible points of inflection of ff. (b) Create a number line to determine the intervals on which ff is concave up or concave down.

f(x)=sin⁡x+cos⁡x\displaystyle f(x) = \sin x + \cos x on (−π,π)(-\pi,\pi)

정답·풀이 보기

변곡점이 될 수 있는 점: x=−π/4,3π/4x=-\pi/4,3\pi/4; (−π/4,3π/4)(-\pi/4,3\pi/4) 에서 위로 볼록 (−π,−π/4)(-\pi,-\pi/4) 와 (3π/4,π)(3\pi/4,\pi) 에서 아래로 볼록

원본 교재 풀이(영어)

Possible points of inflection: x=−π/4,3π/4x=-\pi/4,3\pi/4; concave down on (−π/4,3π/4)(-\pi/4,3\pi/4) concave up on (−π,−π/4)(-\pi,-\pi/4) and (3π/4,π)(3\pi/4,\pi)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 3.6절 · 1번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
242.APEX · 3.4절 · 26번우리말 번역

연습문제 15–28에서 함수 f(x)f(x) 가 주어져 있다.

(a) ff 의 변곡점이 될 수 있는 점을 구하세요. (b) 수직선을 만들어 ff 가 아래로 볼록인 구간과 위로 볼록인 구간을 판단하세요.

f(x)=x2ex\displaystyle f(x) = x^2e^x

영어 원문 보기

In Exercises 15–28, a function f(x)f(x) is given.

(a) Find the possible points of inflection of ff. (b) Create a number line to determine the intervals on which ff is concave up or concave down.

f(x)=x2ex\displaystyle f(x) = x^2e^x

정답·풀이 보기

변곡점이 될 수 있는 점: x=−2±2x=-2\pm\sqrt{2}; (−2−2,−2+2)(-2-\sqrt{2},-2+\sqrt{2}) 에서 위로 볼록 (−∞,−2−2)(-\infty,-2-\sqrt{2}) 와 (−2+2,∞)(-2+\sqrt{2},\infty) 에서 아래로 볼록

원본 교재 풀이(영어)

Possible points of inflection: x=−2±2x=-2\pm\sqrt{2}; concave down on (−2−2,−2+2)(-2-\sqrt{2},-2+\sqrt{2}) concave up on (−∞,−2−2)(-\infty,-2-\sqrt{2}) and (−2+2,∞)(-2+\sqrt{2},\infty)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.14절 · 9번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
243.APEX · 3.4절 · 27번우리말 번역

연습문제 15–28에서 함수 f(x)f(x) 가 주어져 있다.

(a) ff 의 변곡점이 될 수 있는 점을 구하세요. (b) 수직선을 만들어 ff 가 아래로 볼록인 구간과 위로 볼록인 구간을 판단하세요.

f(x)=x2ln⁡x\displaystyle f(x) = x^2\ln x

영어 원문 보기

In Exercises 15–28, a function f(x)f(x) is given.

(a) Find the possible points of inflection of ff. (b) Create a number line to determine the intervals on which ff is concave up or concave down.

f(x)=x2ln⁡x\displaystyle f(x) = x^2\ln x

정답·풀이 보기

변곡점이 될 수 있는 점: x=1/e3/2x=1/e^{3/2}; (0,1/e3/2)(0,1/e^{3/2}) 에서 위로 볼록 (1/e3/2,∞)(1/e^{3/2},\infty) 에서 아래로 볼록

원본 교재 풀이(영어)

Possible points of inflection: x=1/e3/2x=1/e^{3/2}; concave down on (0,1/e3/2)(0,1/e^{3/2}) concave up on (1/e3/2,∞)(1/e^{3/2},\infty)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.14절 · 7번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
244.APEX · 3.4절 · 28번우리말 번역

연습문제 15–28에서 함수 f(x)f(x) 가 주어져 있다.

(a) ff 의 변곡점이 될 수 있는 점을 구하세요. (b) 수직선을 만들어 ff 가 아래로 볼록인 구간과 위로 볼록인 구간을 판단하세요.

f(x)=e−x2\displaystyle f(x) = e^{-x^2}

영어 원문 보기

In Exercises 15–28, a function f(x)f(x) is given.

(a) Find the possible points of inflection of ff. (b) Create a number line to determine the intervals on which ff is concave up or concave down.

f(x)=e−x2\displaystyle f(x) = e^{-x^2}

정답·풀이 보기

변곡점이 될 수 있는 점: x=±1/2x=\pm 1/\sqrt{2}; (−1/2,1/2)(- 1/\sqrt{2}, 1/\sqrt{2}) 에서 위로 볼록 (−∞,−1/2)(-\infty,- 1/\sqrt{2}) 와 (1/2,∞)( 1/\sqrt{2},\infty) 에서 아래로 볼록

원본 교재 풀이(영어)

Possible points of inflection: x=±1/2x=\pm 1/\sqrt{2}; concave down on (−1/2,1/2)(- 1/\sqrt{2}, 1/\sqrt{2}) concave up on (−∞,−1/2)(-\infty,- 1/\sqrt{2}) and (1/2,∞)( 1/\sqrt{2},\infty)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 3.4절 · 2번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
245.APEX · 4.2절 · 4번우리말 번역

구 모양의 풍선에 10cm3^3/s 의 비율로 공기를 불어 넣고 있다. 반지름이 다음과 같을 때, 풍선의 반지름은 얼마나 빠르게 증가하고 있나요?

(a) 1 cm (b) 10 cm (c) 100 cm

영어 원문 보기

A spherical balloon is inflated with air flowing at a rate of 10cm3^3/s. How fast is the radius of the balloon increasing when the radius is:

(a) 1 cm? (b) 10 cm? (c) 100 cm?

정답·풀이 보기

(a) 5/(2π)≈0.7965/(2\pi)\approx 0.796cm/s (b) 1/(40π)≈0.007961/(40\pi)\approx 0.00796 cm/s (c) 1/(4000π)≈0.00007961/(4000\pi)\approx 0.0000796 cm/s

원본 교재 풀이(영어)

(a) 5/(2π)≈0.7965/(2\pi)\approx 0.796cm/s (b) 1/(40π)≈0.007961/(40\pi)\approx 0.00796 cm/s (c) 1/(4000π)≈0.00007961/(4000\pi)\approx 0.0000796 cm/s

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 4.2절 · 11번
# 관련 변화율계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
246.CLP-1 · 2.7절 · 5번우리말 번역

f(x)=ex2xf(x)=\dfrac{e^{x}}{2x} 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of f(x)=ex2xf(x)=\dfrac{e^{x}}{2x} .

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

몫의 미분법을 이용하면,

f′(x)=2xex−2ex4x2=ex(2x−2)4x2=(x−1)ex2x2\begin{aligned} f'(x)=\frac{2xe^x-2e^x}{4x^2}=\frac{e^x(2x-2)}{4x^2}=\frac{(x-1)e^x}{2x^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the quotient rule,

f′(x)=2xex−2ex4x2=ex(2x−2)4x2=(x−1)ex2x2\begin{aligned} f'(x)=\frac{2xe^x-2e^x}{4x^2}=\frac{e^x(2x-2)}{4x^2}=\frac{(x-1)e^x}{2x^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 7번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
247.CLP-1 · 2.7절 · 6번우리말 번역

f(x)=e2xf(x)=e^{2x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=e2xf(x)=e^{2x}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

f′(x)=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2ddx{ex}ex=2exex=2(ex)2=2e2x\begin{aligned} f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{(e^x)^2\}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}e^x=2e^xe^x=2(e^{x})^2=2e^{2x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2ddx{ex}ex=2exex=2(ex)2=2e2x\begin{aligned} f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{(e^x)^2\}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}e^x=2e^xe^x=2(e^{x})^2=2e^{2x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 19번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
248.CLP-1 · 2.7절 · 7번우리말 번역

aa 가 상수일 때, f(x)=ea+xf(x)=e^{a+x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=ea+xf(x)=e^{a+x}, where aa is a constant.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

ea+x=eaexSince ea is just a constant,ddx{eaex}=eaddx{ex}=eaex=ea+x\begin{aligned} e^{a+x}&=e^ae^x \\ \text{Since $e^a$ is just a constant,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{a}e^{x}\}&=e^a\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}=e^ae^x=e^{a+x} \end{aligned}

So, f′(x)=f(x)=ea+xf'(x)=f(x)=e^{a+x}.

원본 교재 풀이(영어)

ea+x=eaexSince ea is just a constant,ddx{eaex}=eaddx{ex}=eaex=ea+x\begin{aligned} e^{a+x}&=e^ae^x \\ \text{Since $e^a$ is just a constant,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{a}e^{x}\}&=e^a\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}=e^ae^x=e^{a+x} \end{aligned}

So, f′(x)=f(x)=ea+xf'(x)=f(x)=e^{a+x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 6번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
249.CLP-1 · 2.7절 · 9번우리말 번역

e−xe^{-x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate e−xe^{-x}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

e−x=1exUsing the rule for differentiating the reciprocal:ddx{e−x}=−ex(ex)2=−1ex=−e−x\begin{aligned}e^{-x}&=\frac{1}{e^x} \\ \text{Using the rule for differentiating the reciprocal:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{-x}\}&=\frac{-e^x}{(e^x)^2}=\frac{-1}{e^x}=-e^{-x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

e−x=1exUsing the rule for differentiating the reciprocal:ddx{e−x}=−ex(ex)2=−1ex=−e−x\begin{aligned}e^{-x}&=\frac{1}{e^x} \\ \text{Using the rule for differentiating the reciprocal:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{-x}\}&=\frac{-e^x}{(e^x)^2}=\frac{-1}{e^x}=-e^{-x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 13번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
250.CLP-1 · 2.7절 · 11번우리말 번역

입자의 위치가 s(t)=t2ets(t)=t^2e^t 로 주어진다. 입자가 음의 방향으로 움직이는 때는 언제인지 구하세요.

영어 원문 보기

A particle's position is given by s(t)=t2et.s(t)=t^2e^t. When is the particle moving in the negative direction?

정답·풀이 보기

문제는 s′(t)s'(t) 가 음수가 되는 때를 묻고 있다. 따라서 먼저 미분한다. 곱의 미분법을 쓰면 다음과 같다.

s′(t)=et(t2+2t)=et⋅t(t+2)\begin{aligned} s'(t)&=e^t(t^2+2t)\\ &=e^t \cdot t(t+2) \end{aligned}

ete^t 는 항상 양수이므로, tt 와 2+t2+t 의 부호가 반대일 때 s′(t)s'(t) 가 음수이다. 이는 −2<t<0-2<t<0 일 때 성립한다.

원본 교재 풀이(영어)

The question asks when s′(t)s'(t) is negative. So, we start by differentiating. Using the product rule:

s′(t)=et(t2+2t)=et⋅t(t+2)\begin{aligned} s'(t)&=e^t(t^2+2t)\\ &=e^t \cdot t(t+2) \end{aligned}

ete^t is always positive, so s′(t)s'(t) is negative when tt and 2+t2+t have opposite signs. This occurs when −2<t<0-2<t<0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 1번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
251.CLP-1 · 2.7절 · 13번우리말 번역

다음 함수 중 직선을 나타내는 것을 모두 고르세요. (a) y=e3log⁡x+1(b) 2y+5=e3+log⁡x(c) y=e2x+4(d) y=elog⁡x3e+log⁡2(a) ~y=e^{3\log x}+1 \qquad (b) ~2y+5=e^{3+\log x} \qquad (c)~y=e^{2x}+4\qquad (d)~y=e^{\log x}3^e+\log 2

영어 원문 보기

Which of the following functions describe a straight line? (a) y=e3log⁡x+1(b) 2y+5=e3+log⁡x(c) y=e2x+4(d) y=elog⁡x3e+log⁡2(a) ~y=e^{3\log x}+1 \qquad (b) ~2y+5=e^{3+\log x} \qquad (c)~y=e^{2x}+4\qquad (d)~y=e^{\log x}3^e+\log 2

정답·풀이 보기

상황을 더 잘 파악하기 위해 함수를 간단히 한다.

(aa): y=e3log⁡x+1=(elog⁡x)3+1=x3+1y=e^{3\log x}+1=\left(e^{\log x}\right)^3+1=x^3+1. 이것은 직선이 아니다.

(bb): 2y+5=e3+log⁡x=e3elog⁡x=e3x2y+5=e^{3+\log x}=e^3e^{\log x}=e^3x. e3e^3 은 상수이므로 2y+5=e3x2y+5=e^3x 는 직선이다.

(cc): 여기서는 특별히 간단히 할 방법이 없다. 이것은 직선이 아니다. 이 설명이 만족스럽지 않다면 다음과 같이 확인할 수 있다. 직선은 기울기가 일정한 함수이다. 주어진 함수에 대해 y′=ddx{e2x+4}=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2exex=2e2xy'=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x} +4\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{(e^x)^2\right\}=2e^xe^x=2e^{2x} 이다. 도함수가 상수가 아니므로 이 함수는 직선이 아니다.

(dd): y=elog⁡x3e+log⁡2=3e x+log⁡2y=e^{\log x}3^e+\log 2=3^e\,x+\log 2. 3e3^e 과 log⁡2\log 2 는 상수이므로 이것은 직선이다.

원본 교재 풀이(영어)

We simplify the functions to get a better idea of what's going on.

(aa): y=e3log⁡x+1=(elog⁡x)3+1=x3+1y=e^{3\log x}+1=\left(e^{\log x}\right)^3+1=x^3+1. This is not a line.

(bb): 2y+5=e3+log⁡x=e3elog⁡x=e3x2y+5=e^{3+\log x}=e^3e^{\log x}=e^3x. Since e3e^3 is a constant, 2y+5=e3x2y+5=e^3x is a line.

(cc): There isn't a fancy simplification here–this isn't a line. If that isn't a satisfactory answer, we can check: a line is a function with a constant slope. For our function, y′=ddx{e2x+4}=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2exex=2e2xy'=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x} +4\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{(e^x)^2\right\}=2e^xe^x=2e^{2x}. Since the derivative isn't constant, the function isn't a line.

(dd): y=elog⁡x3e+log⁡2=3e x+log⁡2y=e^{\log x}3^e+\log 2=3^e\,x+\log 2. Since 3e3^e and log⁡2\log 2 are constants, this is a line.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 11번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산도전자동 분류
252.CLP-1 · 2.7절 · 14번우리말 번역

다음 함수가 미분가능하도록 상수 aa, bb 를 구하세요: f(x)={ax2+bx≤1exx>1f(x) =\left\{\begin{array}{ll} ax^2 + b & x \le 1\\ e^x & x > 1\end{array}\right.

영어 원문 보기

Find constants aa, bb so that the following function is differentiable: f(x)={ax2+bx≤1exx>1f(x) =\left\{\begin{array}{ll} ax^2 + b & x \le 1\\ e^x & x > 1\end{array}\right.

정답·풀이 보기

범위를 따로 정하지 않고 함수가 미분가능하다고 말할 때는 그 함수가 정의역 전체에서 미분가능하다는 뜻이다. 함수 f(x)f(x) 는 aa, bb 의 값에 관계없이 x≠1x \neq 1 에서 미분가능하다. 따라서 x=1x=1 에서도 미분가능하게 만드는 상수가 무엇인지만 찾으면 된다.

미분가능하려면 함수는 연속이어야 한다. 연속의 정의에 따르면 ff 가 x=1x=1 에서 연속이려면 lim⁡x→1f(x)=f(1)\displaystyle \lim_{x \to 1}f(x)=f(1) 이어야 한다. ff 의 정의로부터 f(1)=a+b=lim⁡x→1−f(x)f(1)=a+b=\displaystyle \lim_{x \to 1^-}f(x) 이므로 lim⁡x→1+f(x)=a+b\displaystyle \lim_{x\to 1^+}f(x)=a+b 이어야 한다. lim⁡x→1+f(x)=e1=e\displaystyle \lim_{x \to 1^+}f(x)=e^1=e 이므로 구체적으로 다음이 필요하다. e=a+b.e=a+b.

이제 x=1x=1 에서 ff 의 미분가능성을 생각하자. 다음 극한이 존재해야 한다:

lim⁡h→0f(1+h)−f(1)h특히 좌극한과 우극한이 모두 존재하고 서로 같아야 한다:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+f(1+h)−f(1)hh<0 이면 1+h<1 이므로 f(1+h)=a(1+h)2+b 이다. h>0 이면 1+h>1 이므로 f(1+h)=e1+h 이다. 이를 염두에 두고 좌극한과 우극한을 계산하기 시작한다:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0−[a(1+h)2+b]−[a+b]h=lim⁡h→0−ah2+2ahh=2alim⁡h→0+f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+e1+h−(a+b)h연속이 되도록 a+b 를 e 와 같다고 놓으면:=lim⁡h→0+e1+h−e1h=ddx{ex}∣x=1=e1=e\begin{aligned} \lim_{h \to 0} \frac{f(1+h)-f(1)}{h}& \\ \text{특히 좌극한과 우극한이 모두 존재하고 서로 같아야 한다:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h} \\ \text{$h<0$ 이면 $1+h<1$ 이므로 $f(1+h)=a(1+h)^2+b$ 이다. $h>0$ 이면 $1+h>1$ 이므로 $f(1+h)=e^{1+h}$ 이다. 이를 염두에 두고 좌극한과 우극한을 계산하기 시작한다:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^-}\frac{[a(1+h)^2+b]-[a+b]}{h}\\ &=\lim_{h \to 0^-}\frac{ah^2+2ah}{h}=2a\\ \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-(a+b)}{h} \\ \text{연속이 되도록 $a+b$ 를 $e$ 와 같다고 놓으면:} \\ &= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-e^1}{h}\\ &=\left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}\right|_{x=1}=e^1=e \end{aligned}

따라서 다음도 필요하다. 2a=e2a= e

그러므로 ff 가 미분가능하도록 하는 aa, bb 의 값은 a=b=e2a=b=\dfrac{e}{2} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

When we say a function is differentiable without specifying a range, we mean that it is differentiable over its domain. The function f(x)f(x) is differentiable when x≠1x \neq 1 for any values of aa and bb; it is up to us to figure out which constants make it differentiable when x=1x=1.

In order to be differentiable, a function must be continuous. The definition of continuity tells us that, for ff to be continuous at x=1x=1, we need lim⁡x→1f(x)=f(1)\displaystyle \lim_{x \to 1}f(x)=f(1). From the definition of ff, we see f(1)=a+b=lim⁡x→1−f(x)f(1)=a+b=\displaystyle \lim_{x \to 1^-}f(x), so we need lim⁡x→1+f(x)=a+b\displaystyle \lim_{x\to 1^+}f(x)=a+b. Since lim⁡x→1+f(x)=e1=e\displaystyle \lim_{x \to 1^+}f(x)=e^1=e, we specifically need e=a+b.e=a+b.

Now, let's consider differentiability of ff at x=1x=1. We need the following limit to exist:

lim⁡h→0f(1+h)−f(1)hIn particular, we need the one-sided limits to exist and be equal:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+f(1+h)−f(1)hIf h<0, then 1+h<1, so f(1+h)=a(1+h)2+b. If h>0, then 1+h>1, so f(1+h)=e1+h. With this in mind, we begin to evaluate the one-sided limits:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0−[a(1+h)2+b]−[a+b]h=lim⁡h→0−ah2+2ahh=2alim⁡h→0+f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+e1+h−(a+b)hSince we take a+b to be equal to e (to ensure continuity):=lim⁡h→0+e1+h−e1h=ddx{ex}∣x=1=e1=e\begin{aligned} \lim_{h \to 0} \frac{f(1+h)-f(1)}{h}& \\ \text{In particular, we need the one-sided limits to exist and be equal:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h} \\ \text{If $h<0$, then $1+h<1$, so $f(1+h)=a(1+h)^2+b$. If $h>0$, then $1+h>1$, so $f(1+h)=e^{1+h}$. With this in mind, we begin to evaluate the one-sided limits:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^-}\frac{[a(1+h)^2+b]-[a+b]}{h}\\ &=\lim_{h \to 0^-}\frac{ah^2+2ah}{h}=2a\\ \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-(a+b)}{h} \\ \text{Since we take $a+b$ to be equal to $e$ (to ensure continuity):} \\ &= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-e^1}{h}\\ &=\left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}\right|_{x=1}=e^1=e \end{aligned}

So, we also need 2a=e2a= e

Therefore, the values of aa and bb that make ff differentiable are a=b=e2a=b=\dfrac{e}{2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 9번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산도전자동 분류
253.CLP-1 · 2.8절 · 3번우리말 번역

f(x)=sin⁡x+cos⁡x+tan⁡xf(x)=\sin x + \cos x +\tan x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=sin⁡x+cos⁡x+tan⁡xf(x)=\sin x + \cos x +\tan x.

정답·풀이 보기

사인 함수, 코사인 함수, 탄젠트 함수의 도함수는 외워 두어야 한다.

f′(x)=cos⁡x−sin⁡x+sec⁡2xf'(x)=\cos x - \sin x + \sec^2 x

원본 교재 풀이(영어)

You should memorize the derivatives of sine, cosine, and tangent.

f′(x)=cos⁡x−sin⁡x+sec⁡2xf'(x)=\cos x - \sin x + \sec^2 x

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 1번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
254.CLP-1 · 2.8절 · 4번우리말 번역

함수 f(x)=sin⁡x+cos⁡xf(x)=\sin x + \cos x 가 수평인 접선을 갖는 xx 의 값은 무엇인가요?

영어 원문 보기

For which values of xx does the function f(x)=sin⁡x+cos⁡xf(x)=\sin x + \cos x have a horizontal tangent?

정답·풀이 보기

f′(x)=cos⁡x−sin⁡xf'(x)=\cos x - \sin x 이므로 f′(x)=0f'(x)=0 인 것은 sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x 일 때와 정확히 같다. 이는 π/4\pi/4 에서 성립하며, 5π/45\pi/4 에서도 성립한다. 단위원을 살펴보면, 어떤 정수 nn 에 대해 x=π4+πnx = \frac{\pi}{4}+\pi n 일 때마다 sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x 임이 분명하다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=cos⁡x−sin⁡xf'(x)=\cos x - \sin x, so f′(x)=0f'(x)=0 precisely when sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x. This happens at π/4\pi/4, but it also happens at 5π/45\pi/4. By looking at the unit circle, it is clear that sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x whenever x=π4+πnx = \frac{\pi}{4}+\pi n for some integer nn.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 5번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
255.CLP-1 · 2.8절 · 5번우리말 번역

f(x)=sin⁡2x+cos⁡2xf(x)=\sin^2 x + \cos^2 x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=sin⁡2x+cos⁡2xf(x)=\sin^2 x + \cos^2 x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
  • 풀이 1: f(x)=sin⁡2x+cos⁡2x=1f(x)=\sin^2x+\cos^2x=1 이므로 f′(x)=ddx{1}=0f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{1\}=0 이다.
  • 풀이 2: 제곱한 함수의 도함수 공식을 이용하면,

f′(x)=2sin⁡xcos⁡x+2cos⁡x(−sin⁡x)=2sin⁡xcos⁡x−2sin⁡xcos⁡x=0.\begin{aligned} f'(x)=2\sin x \cos x + 2\cos x(- \sin x)=2\sin x \cos x - 2 \sin x \cos x =0. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: f(x)=sin⁡2x+cos⁡2x=1f(x)=\sin^2x+\cos^2x=1, so f′(x)=ddx{1}=0f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{1\}=0.
  • Solution 2: Using the formula for the derivative of a squared function,

f′(x)=2sin⁡xcos⁡x+2cos⁡x(−sin⁡x)=2sin⁡xcos⁡x−2sin⁡xcos⁡x=0.\begin{aligned} f'(x)=2\sin x \cos x + 2\cos x(- \sin x)=2\sin x \cos x - 2 \sin x \cos x =0. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 19번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
256.CLP-1 · 2.8절 · 6번우리말 번역

f(x)=2sin⁡xcos⁡xf(x)=2\sin x \cos x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=2sin⁡xcos⁡xf(x)=2\sin x \cos x.

정답·풀이 보기

2sin⁡xcos⁡x=sin⁡(2x)2\sin x \cos x = \sin (2x) 인 것은 사실이지만, 우리는 sin⁡(2x)\sin(2x) 의 도함수를 알지 못한다. 따라서 곱의 미분법을 이용한다: f′(x)=2cos⁡xcos⁡x+2sin⁡x(−sin⁡x)=2(cos⁡2x−sin⁡2x).f'(x)=2\cos x \cos x+2\sin x (-\sin x)=2(\cos^2 x - \sin ^2 x).

원본 교재 풀이(영어)

It is true that 2sin⁡xcos⁡x=sin⁡(2x)2\sin x \cos x = \sin (2x), but we don't know the derivative of sin⁡(2x)\sin(2x). So, we use the product rule: f′(x)=2cos⁡xcos⁡x+2sin⁡x(−sin⁡x)=2(cos⁡2x−sin⁡2x).f'(x)=2\cos x \cos x+2\sin x (-\sin x)=2(\cos^2 x - \sin ^2 x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 27번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
257.CLP-1 · 2.8절 · 8번우리말 번역

f(x)=2sin⁡x+3tan⁡xcos⁡x+tan⁡xf(x) = \dfrac{2\sin x + 3 \tan x}{\cos x + \tan x} 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=2sin⁡x+3tan⁡xcos⁡x+tan⁡xf(x) = \dfrac{2\sin x + 3 \tan x}{\cos x + \tan x}

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 사용한다.

f′(x)=(cos⁡x+tan⁡x)(2cos⁡x+3sec⁡2x)−(2sin⁡x+3tan⁡x)(−sin⁡x+sec⁡2x)(cos⁡x+tan⁡x)2=2cos⁡2x+3cos⁡xsec⁡2x+2cos⁡xtan⁡x+3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2    +2sin⁡2x−2sin⁡xsec⁡2x+3sin⁡xtan⁡x−3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2=2+3sec⁡x+2sin⁡x−2tan⁡xsec⁡x+3sin⁡xtan⁡x(cos⁡x+tan⁡x)2\begin{aligned} f'(x)&=\dfrac{(\cos x + \tan x)(2\cos x + 3 \sec^2 x)-(2\sin x+3\tan x)(-\sin x + \sec^2 x)}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2\cos^2x+3\cos x \sec^2 x + 2 \cos x \tan x + 3 \tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &~~~~ +\frac{2\sin^2x-2\sin x \sec^2x+3\sin x \tan x -3\tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2+3 \sec x + 2 \sin x -2\tan x \sec x+3\sin x \tan x }{(\cos x + \tan x)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the quotient rule.

f′(x)=(cos⁡x+tan⁡x)(2cos⁡x+3sec⁡2x)−(2sin⁡x+3tan⁡x)(−sin⁡x+sec⁡2x)(cos⁡x+tan⁡x)2=2cos⁡2x+3cos⁡xsec⁡2x+2cos⁡xtan⁡x+3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2    +2sin⁡2x−2sin⁡xsec⁡2x+3sin⁡xtan⁡x−3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2=2+3sec⁡x+2sin⁡x−2tan⁡xsec⁡x+3sin⁡xtan⁡x(cos⁡x+tan⁡x)2\begin{aligned} f'(x)&=\dfrac{(\cos x + \tan x)(2\cos x + 3 \sec^2 x)-(2\sin x+3\tan x)(-\sin x + \sec^2 x)}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2\cos^2x+3\cos x \sec^2 x + 2 \cos x \tan x + 3 \tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &~~~~ +\frac{2\sin^2x-2\sin x \sec^2x+3\sin x \tan x -3\tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2+3 \sec x + 2 \sin x -2\tan x \sec x+3\sin x \tan x }{(\cos x + \tan x)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 12번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
258.CLP-1 · 2.8절 · 9번우리말 번역

f(x)=5sec⁡x+1exf(x) = \dfrac{5\sec x+1}{e^x} 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=5sec⁡x+1exf(x) = \dfrac{5\sec x+1}{e^x}.

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 사용한다.

f′(x)=ex(5sec⁡xtan⁡x)−(5sec⁡x+1)ex(ex)2=5sec⁡xtan⁡x−5sec⁡x−1ex\begin{aligned} f'(x) &= \frac{e^x(5\sec x \tan x)-(5\sec x + 1) e^x}{(e^{x})^2}\\ &=\frac{5\sec x \tan x - 5 \sec x - 1}{e^x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the quotient rule.

f′(x)=ex(5sec⁡xtan⁡x)−(5sec⁡x+1)ex(ex)2=5sec⁡xtan⁡x−5sec⁡x−1ex\begin{aligned} f'(x) &= \frac{e^x(5\sec x \tan x)-(5\sec x + 1) e^x}{(e^{x})^2}\\ &=\frac{5\sec x \tan x - 5 \sec x - 1}{e^x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 15번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
259.CLP-1 · 2.8절 · 10번우리말 번역

f(x)=(ex+cot⁡x)(5x6−csc⁡x)f(x)=(e^x+\cot x)(5x^6-\csc x) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=(ex+cot⁡x)(5x6−csc⁡x)f(x)=(e^x+\cot x)(5x^6-\csc x).

정답·풀이 보기

곱의 미분법을 사용한다:

f′(x)=(ex+cot⁡x)(30x5+csc⁡xcot⁡x)+(ex−csc⁡2x)(5x6−csc⁡x)\begin{aligned} f'(x)&=(e^x+\cot x)(30x^5+\csc x \cot x)+(e^x-\csc^2x)(5x^6-\csc x) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the product rule:

f′(x)=(ex+cot⁡x)(30x5+csc⁡xcot⁡x)+(ex−csc⁡2x)(5x6−csc⁡x)\begin{aligned} f'(x)&=(e^x+\cot x)(30x^5+\csc x \cot x)+(e^x-\csc^2x)(5x^6-\csc x) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 13번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
260.CLP-1 · 2.8절 · 11번우리말 번역

f(θ)=sin⁡(π2−θ)f(\theta)=\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(θ)=sin⁡(π2−θ)f(\theta)=\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

이 함수는 주어진 형태 그대로는 미분하는 방법을 알 수 없지만, 항등식을 이용하면 된다. sin⁡(π2−θ)=cos⁡θ\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right)=\cos \theta 이므로 f′(θ)=ddθ{cos⁡θ}=−sin⁡(θ)f'(\theta)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta}\{\cos \theta\}=-\sin(\theta) 임을 알 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

We don't know how to differentiate this function as it is written, but an identity helps us. Since sin⁡(π2−θ)=cos⁡θ\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right)=\cos \theta, we see f′(θ)=ddθ{cos⁡θ}=−sin⁡(θ)f'(\theta)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta}\{\cos \theta\}=-\sin(\theta).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 10번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류