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

362문제 · 16 / 19쪽

301.CLP-1 · 2.9절 · 31번우리말 번역

평면 위의 입자가 시각 t=−π/2t=-\pi/2 부터 시각 t=π/2t=\pi/2 까지 직교좌표평면을 따라 움직인다. 시각 tt 에서 입자의 xx 좌표는 x=cos⁡tx=\cos t 이고 yy 좌표는 y=sin⁡ty=\sin t 이므로, 입자는 평면 위에 곡선을 그린다. 이 곡선의 접선의 기울기가 −1-1 이 되는 때는 언제입니까?

영어 원문 보기

A particle moves along the Cartesian plane from time t=−π/2t=-\pi/2 to time t=π/2t=\pi/2. The xx-coordinate of the particle at time tt is given by x=cos⁡tx=\cos t, and the yy-coordinate is given by y=sin⁡ty=\sin t, so the particle traces a curve in the plane. When does the tangent line to that curve have slope −1-1?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

시각 tt 에서 입자는 점 (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) 에 있고, x(t)=cos⁡tx(t)=\cos t, y(t)=sin⁡ty(t)=\sin t 이다. 시간이 지나면서 입자는 곡선을 그리는데, 그 곡선을 y=f(x)y=f(x) 라 하자. 그러면 y(t)=f(x(t))y(t) = f\big(x(t)\big) 이므로 점 (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) 에서 곡선의 기울기는 f′(x(t))f'\big(x(t)\big) 이다. 따라서 f′(x(t))=−1f'\big(x(t)\big)=-1 을 만족시키는 tt 의 값을 구해야 한다.

합성함수의 미분법에 의해

y′(t)=f′(x(t))⋅x′(t)\begin{aligned} y'(t) = f'\big(x(t)\big) \cdot x'(t) \end{aligned}

이다. x(t)=cos⁡tx(t)=\cos t, y(t)=sin⁡ty(t)=\sin t 를 대입하면

cos⁡t=f′(x(t))⋅(−sin⁡t)\begin{aligned} \cos t = f'\big(x(t)\big) \cdot \big(-\sin t\big) \end{aligned}

이므로

f′(x(t))=−cos⁡tsin⁡t\begin{aligned} f'\big(x(t)\big) = -\frac{\cos t}{\sin t} \end{aligned}

이고, 이 값이 −1-1 이 되는 것은 sin⁡t=cos⁡t\sin t = \cos t 일 때뿐이다. 이는 t=π4t = \frac{\pi}{4} 일 때 일어난다.

참고: 입자가 그리는 경로는 반원이다. 각이 t 인 단위원 위의 점을 생각해도 되고, x2+y2=sin⁡2t+cos⁡2t=1x^2 + y^2 = \sin^2t + \cos^2t = 1 임을 알아차려도 된다.

원본 교재 풀이(영어)

At time tt, the particle is at the point (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big), with x(t)=cos⁡tx(t)=\cos t and y(t)=sin⁡ty(t)=\sin t. Over time, the particle traces out a curve; let's call that curve y=f(x)y=f(x). Then y(t)=f(x(t))y(t) = f\big(x(t)\big), so the slope of the curve at the point (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) is f′(x(t))f'\big(x(t)\big). You are to determine the values of tt for which f′(x(t))=−1f'\big(x(t)\big)=-1.

By the chain rule

y′(t)=f′(x(t))⋅x′(t)\begin{aligned} y'(t) = f'\big(x(t)\big) \cdot x'(t) \end{aligned}

Substituting in x(t)=cos⁡tx(t)=\cos t and y(t)=sin⁡ty(t)=\sin t gives

cos⁡t=f′(x(t))⋅(−sin⁡t)\begin{aligned} \cos t = f'\big(x(t)\big) \cdot \big(-\sin t\big) \end{aligned}

so that

f′(x(t))=−cos⁡tsin⁡t\begin{aligned} f'\big(x(t)\big) = -\frac{\cos t}{\sin t} \end{aligned}

is −1-1 precisely when sin⁡t=cos⁡t\sin t = \cos t. This happens whenever t=π4t = \frac{\pi}{4}.

Remark: the path traced by the particle is a semicircle. You can think about the point on the unit circle with angle t, or you can notice that x2+y2=sin⁡2t+cos⁡2t=1x^2 + y^2 = \sin^2t + \cos^2t = 1.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.6절 · 8번
# 합성함수의 미분법계산도전자동 분류
302.CLP-1 · 2.9절 · 33번우리말 번역

sin⁡(2x)=2sin⁡xcos⁡x\sin (2x) = 2\sin x \cos x 임을 알고 있다. 이로부터 미분을 이용하여 유도할 수 있는 다른 삼각함수 항등식은 무엇입니까?

영어 원문 보기

We know that sin⁡(2x)=2sin⁡xcos⁡x\sin (2x) = 2\sin x \cos x. What other trig identity can you derive from this, using differentiation?

정답·풀이 보기

sin⁡2x\sin 2x 와 2sin⁡xcos⁡x2\sin x \cos x 는 같은 함수이므로 도함수도 같다.

sin⁡2x=2sin⁡xcos⁡x⇒ddx{sin⁡2x}=ddx{2sin⁡xcos⁡x}2cos⁡2x=2[cos⁡2x−sin⁡2x]cos⁡2x=cos⁡2x−sin⁡2x\begin{aligned} \sin 2x &= 2\sin x \cos x\\ \Rightarrow \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sin 2x\}&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{2\sin x \cos x\}\\ 2\cos 2x &=2[\cos^2x-\sin^2x]\\ \cos 2x &=\cos^2x-\sin^2 x \end{aligned}

따라서 또 다른 흔한 삼각함수 항등식인 cos⁡2x=cos⁡2x−sin⁡2x\cos 2x =\cos^2x-\sin^2 x 를 얻는다.

참고: 이 등식의 양변을 미분하면 처음의 항등식이 다시 나온다.

원본 교재 풀이(영어)

Since sin⁡2x\sin 2x and 2sin⁡xcos⁡x2\sin x \cos x are the same function, they have the same derivative.

sin⁡2x=2sin⁡xcos⁡x⇒ddx{sin⁡2x}=ddx{2sin⁡xcos⁡x}2cos⁡2x=2[cos⁡2x−sin⁡2x]cos⁡2x=cos⁡2x−sin⁡2x\begin{aligned} \sin 2x &= 2\sin x \cos x\\ \Rightarrow \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sin 2x\}&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{2\sin x \cos x\}\\ 2\cos 2x &=2[\cos^2x-\sin^2x]\\ \cos 2x &=\cos^2x-\sin^2 x \end{aligned}

We conclude cos⁡2x=cos⁡2x−sin⁡2x\cos 2x =\cos^2x-\sin^2 x, which is another common trig identity.

Remark: if we differentiate both sides of this equation, we get the original identity back.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 31번
# 합성함수의 미분법계산도전자동 분류
303.CLP-1 · 2.9절 · 34번우리말 번역

f(x)=ecsc⁡x2x3−9tan⁡x3f(x)=\sqrt[3]{\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }} 의 도함수를 구하세요. 답을 간단히 하지 않아도 됩니다.

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of f(x)=ecsc⁡x2x3−9tan⁡x3f(x)=\sqrt[3]{\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }}. You do not have to simplify your answer.

정답·풀이 보기

f(x)=ecsc⁡x2x3−9tan⁡x3=(ecsc⁡x2x3−9tan⁡x)13To begin the differentiation, we can choose our “outside" function to be g(x)=x13, and our “inside" function to be h(x)=ecsc⁡x2x3−9tan⁡x. Then f(x)=g(h(x)), so f′(x)=g′(h(x))⋅h′(x)=13(h(x))−23h′(x):f′(x)=13(ecsc⁡x2x3−9tan⁡x)−23⋅ddx{ecsc⁡x2x3−9tan⁡x}=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23⋅ddx{ecsc⁡x2x3−9tan⁡x}This leads us to use the quotient rule:=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23(x3−9tan⁡xddx{ecsc⁡x2}−ecsc⁡x2ddx{x3−9tan⁡x}(tan⁡2x)(x3−9))Let’s figure out those two derivatives on their own, then plug them in. Using the chain rule twice:ddx{ecsc⁡x2}=ecsc⁡x2ddx{csc⁡x2}=ecsc⁡x2⋅(−csc⁡(x2)cot⁡(x2))⋅ddx{x2}=−2xecsc⁡x2csc⁡(x2)cot⁡(x2)For the other derivative, we start with the product rule, then chain:ddx{x3−9tan⁡x}=ddx{x3−9}⋅tan⁡x+x3−9sec⁡2x=12x3−9ddx{x3−9}⋅tan⁡x+x3−9sec⁡2x=3x2tan⁡x2x3−9+x3−9sec⁡2xNow, we plug these into our equation for f′(x):f′(x)=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23(x3−9tan⁡xddx{ecsc⁡x2}−ecsc⁡x2ddx{x3−9tan⁡x}(tan⁡2x)(x3−9))=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23⋅ (x3−9tan⁡x(−2x)ecsc⁡x2csc⁡(x2)cot⁡(x2)−ecsc⁡x2(3x2tan⁡x2x3−9+x3−9sec⁡2x)(tan⁡2x)(x3−9))\begin{aligned} f(x)&=\sqrt[3]{\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }}\\ &=\left({\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }}\right)^{\frac{1}{3}} \\ \text{To begin the differentiation, we can choose our ``outside" function to be $g(x)=x^{\frac{1}{3}}$, and our ``inside" function to be $h(x)=\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }$. Then $f(x)=g(h(x))$, so $f'(x)=g'(h(x))\cdot h'(x)=\frac{1}{3}(h(x))^{-\frac{2}{3}}h'(x)$:} \\ f'(x)&=\frac{1}{3}\left( \dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }\right)^{\frac{-2}{3}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }\right\}\\ &=\frac{1}{3} \left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }\right\} \\ \text{This leads us to use the quotient rule:} \\ &=\frac{1}{3}\left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}} \left(\frac{ \sqrt{x^3-9}\tan x \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{\csc x^2}\right\}-e^{\csc x^2}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^3-9}\tan x \right\}}{(\tan^2 x)(x^3-9) }\right) \\ \text{Let's figure out those two derivatives on their own, then plug them in. Using the chain rule twice:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{\csc x^2}\right\}&=e^{ \csc x^2}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \csc x^2\right\}=e^{\csc x^2}\cdot (-\csc( x^2)\cot( x^2))\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ x^2\}\\&=-2xe^{\csc x^2}\csc(x^2)\cot(x^2) \\ \text{For the other derivative, we start with the product rule, then chain:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \sqrt{x^3-9} \tan x \right\}&= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^3-9}\right\}\cdot\tan x+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x\\ &=\frac{1}{2\sqrt{ x^3-9}}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^3-9\right\}\cdot \tan x+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x\\ &=\frac{3x^2 \tan x}{2\sqrt{{x^3-9}}}+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x \\ \text{Now, we plug these into our equation for $f'(x)$:} \\ f'(x)&=\frac{1}{3}\left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}} \left(\frac{ \sqrt{x^3-9}\tan x \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{\csc x^2}\right\}-e^{\csc x^2} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^3-9}\tan x \right\}}{(\tan^2 x)(x^3-9) }\right)\\ &=\frac{1}{3}\left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}}\cdot\\ &~\left(\frac{ \sqrt{x^3-9}\tan x (-2x)e^{\csc x^2}\csc(x^2)\cot(x^2)-e^{\csc x^2} \left(\frac{3x^2\tan x}{2\sqrt{{x^3-9}}}+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x\right)}{(\tan^2 x)(x^3-9) }\right) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

f(x)=ecsc⁡x2x3−9tan⁡x3=(ecsc⁡x2x3−9tan⁡x)13To begin the differentiation, we can choose our “outside" function to be g(x)=x13, and our “inside" function to be h(x)=ecsc⁡x2x3−9tan⁡x. Then f(x)=g(h(x)), so f′(x)=g′(h(x))⋅h′(x)=13(h(x))−23h′(x):f′(x)=13(ecsc⁡x2x3−9tan⁡x)−23⋅ddx{ecsc⁡x2x3−9tan⁡x}=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23⋅ddx{ecsc⁡x2x3−9tan⁡x}This leads us to use the quotient rule:=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23(x3−9tan⁡xddx{ecsc⁡x2}−ecsc⁡x2ddx{x3−9tan⁡x}(tan⁡2x)(x3−9))Let’s figure out those two derivatives on their own, then plug them in. Using the chain rule twice:ddx{ecsc⁡x2}=ecsc⁡x2ddx{csc⁡x2}=ecsc⁡x2⋅(−csc⁡(x2)cot⁡(x2))⋅ddx{x2}=−2xecsc⁡x2csc⁡(x2)cot⁡(x2)For the other derivative, we start with the product rule, then chain:ddx{x3−9tan⁡x}=ddx{x3−9}⋅tan⁡x+x3−9sec⁡2x=12x3−9ddx{x3−9}⋅tan⁡x+x3−9sec⁡2x=3x2tan⁡x2x3−9+x3−9sec⁡2xNow, we plug these into our equation for f′(x):f′(x)=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23(x3−9tan⁡xddx{ecsc⁡x2}−ecsc⁡x2ddx{x3−9tan⁡x}(tan⁡2x)(x3−9))=13(x3−9tan⁡xecsc⁡x2)23⋅ (x3−9tan⁡x(−2x)ecsc⁡x2csc⁡(x2)cot⁡(x2)−ecsc⁡x2(3x2tan⁡x2x3−9+x3−9sec⁡2x)(tan⁡2x)(x3−9))\begin{aligned} f(x)&=\sqrt[3]{\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }}\\ &=\left({\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }}\right)^{\frac{1}{3}} \\ \text{To begin the differentiation, we can choose our ``outside" function to be $g(x)=x^{\frac{1}{3}}$, and our ``inside" function to be $h(x)=\dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }$. Then $f(x)=g(h(x))$, so $f'(x)=g'(h(x))\cdot h'(x)=\frac{1}{3}(h(x))^{-\frac{2}{3}}h'(x)$:} \\ f'(x)&=\frac{1}{3}\left( \dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }\right)^{\frac{-2}{3}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }\right\}\\ &=\frac{1}{3} \left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \dfrac{e^{\csc x^2}}{ \sqrt{x^3-9} \tan x }\right\} \\ \text{This leads us to use the quotient rule:} \\ &=\frac{1}{3}\left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}} \left(\frac{ \sqrt{x^3-9}\tan x \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{\csc x^2}\right\}-e^{\csc x^2}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^3-9}\tan x \right\}}{(\tan^2 x)(x^3-9) }\right) \\ \text{Let's figure out those two derivatives on their own, then plug them in. Using the chain rule twice:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{\csc x^2}\right\}&=e^{ \csc x^2}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \csc x^2\right\}=e^{\csc x^2}\cdot (-\csc( x^2)\cot( x^2))\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ x^2\}\\&=-2xe^{\csc x^2}\csc(x^2)\cot(x^2) \\ \text{For the other derivative, we start with the product rule, then chain:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \sqrt{x^3-9} \tan x \right\}&= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^3-9}\right\}\cdot\tan x+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x\\ &=\frac{1}{2\sqrt{ x^3-9}}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^3-9\right\}\cdot \tan x+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x\\ &=\frac{3x^2 \tan x}{2\sqrt{{x^3-9}}}+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x \\ \text{Now, we plug these into our equation for $f'(x)$:} \\ f'(x)&=\frac{1}{3}\left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}} \left(\frac{ \sqrt{x^3-9}\tan x \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{\csc x^2}\right\}-e^{\csc x^2} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^3-9}\tan x \right\}}{(\tan^2 x)(x^3-9) }\right)\\ &=\frac{1}{3}\left( \dfrac{ \sqrt{x^3-9} \tan x }{e^{\csc x^2}} \right)^{\frac{2}{3}}\cdot\\ &~\left(\frac{ \sqrt{x^3-9}\tan x (-2x)e^{\csc x^2}\csc(x^2)\cot(x^2)-e^{\csc x^2} \left(\frac{3x^2\tan x}{2\sqrt{{x^3-9}}}+\sqrt{x^3-9}\sec^2 x\right)}{(\tan^2 x)(x^3-9) }\right) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 29번
# 합성함수의 미분법계산도전자동 분류
304.CLP-1 · 2.10절 · 1번우리말 번역

소리의 음량(데시벨, dB)은 다음 공식으로 주어진다. V(P)=10log⁡10(PS)V(P)=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right) 여기서 PP 는 소리의 세기이고 SS 는 기준이 되는 표준 소리의 세기이다. (즉, SS 는 어떤 상수이다.)

각 스피커가 3dB의 소음을 낸다면, 스피커 열 개는 얼마만큼의 소음을 내는지 구하세요. 스피커 백 개라면 얼마인지 구하세요.

영어 원문 보기

The volume in decibels (dB) of a sound is given by the formula: V(P)=10log⁡10(PS)V(P)=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right) where PP is the intensity of the sound and SS is the intensity of a standard baseline sound. (That is: SS is some constant.)

How much noise will ten speakers make, if each speaker produces 3dB of noise? What about one hundred speakers?

정답·풀이 보기

스피커 한 개가 3dB를 낸다고 주어져 있다. 따라서 PP 를 스피커 한 개의 출력이라 하면,

3=V(P)=10log⁡10(PS).따라서 스피커 열 개일 때:V(10P)=10log⁡10(10PS)=10log⁡10(PS)+10log⁡10(10)=3+10(1)=13dB그리고 스피커 백 개일 때:V(100P)=10log⁡10(100PS)=10log⁡10(PS)+10log⁡10(100)=3+10(2)=23dB\begin{aligned}3=V(P)&=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right). \\ \text{따라서 스피커 열 개일 때:} \\ V(10P)&=10\log_{10}\left(\frac{10P}{S}\right)=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right)+10\log_{10}\left(10\right)\\ &=3+10(1)=13 \mathrm{dB} \\ \text{그리고 스피커 백 개일 때:} \\ V(100P)&=10\log_{10}\left(\frac{100P}{S}\right)=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right)+10\log_{10}\left(100\right)\\ &=3+10(2)=23 \mathrm{dB} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We are given that one speaker produces 3dB. So if PP is the power of one speaker,

3=V(P)=10log⁡10(PS).So, for ten speakers:V(10P)=10log⁡10(10PS)=10log⁡10(PS)+10log⁡10(10)=3+10(1)=13dBand for one hundred speakers:V(100P)=10log⁡10(100PS)=10log⁡10(PS)+10log⁡10(100)=3+10(2)=23dB\begin{aligned}3=V(P)&=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right). \\ \text{So, for ten speakers:} \\ V(10P)&=10\log_{10}\left(\frac{10P}{S}\right)=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right)+10\log_{10}\left(10\right)\\ &=3+10(1)=13 \mathrm{dB} \\ \text{and for one hundred speakers:} \\ V(100P)&=10\log_{10}\left(\frac{100P}{S}\right)=10\log_{10}\left(\frac{P}{S}\right)+10\log_{10}\left(100\right)\\ &=3+10(2)=23 \mathrm{dB} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 3번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산기본자동 분류
305.CLP-1 · 2.10절 · 2번우리말 번역

연이율 5%로 $1000를 투자하면 tt 년 후

A(t)=1000et/20A(t)=1000e^{t/20}

달러로 늘어난다. 투자금이 두 배가 되는 때는 언제인지 구하세요.

영어 원문 보기

An investment of $1000 with an interest rate of 5% per year grows to A(t)=1000et/20A(t)=1000e^{t/20} dollars after tt years. When will the investment double?

답 쓰고 채점
년
정답·풀이 보기

투자금은 $2000가 될 때 두 배가 된다. 따라서 A(t)=2000A(t)=2000 이 되는 tt 의 값을 구한다.

2000=A(t)2000=1000et/202=et/20log⁡2=t2020log⁡2=t\begin{aligned} 2000&=A(t)\\ 2000&=1000e^{t/20}\\ 2&=e^{t/20}\\ \log 2 &=\frac{t}{20}\\ 20\log2&=t \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The investment doubles when it hits $2000. So, we find the value of tt that gives A(t)=2000A(t)=2000:

2000=A(t)2000=1000et/202=et/20log⁡2=t2020log⁡2=t\begin{aligned} 2000&=A(t)\\ 2000&=1000e^{t/20}\\ 2&=e^{t/20}\\ \log 2 &=\frac{t}{20}\\ 20\log2&=t \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 3번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산기본자동 분류
306.CLP-1 · 2.10절 · 3번우리말 번역

다음 식 중 log⁡(cos⁡2x)\log\left(\cos^2 x\right) 와 같은 것이 있다면 모두 고르세요. (a) 2log⁡(cos⁡x)(b) 2log⁡∣cos⁡x∣(c) log⁡2(cos⁡x)(d) log⁡(cos⁡x2))(\text{a})~ 2\log(\cos x) \qquad (\text{b})~ 2\log|\cos x | \qquad (\text{c})~ \log^2(\cos x) \qquad (\text{d})~\log(\cos x^2))

영어 원문 보기

Which of the following expressions, if any, is equivalent to log⁡(cos⁡2x)\log\left(\cos^2 x\right)? (a) 2log⁡(cos⁡x)(b) 2log⁡∣cos⁡x∣(c) log⁡2(cos⁡x)(d) log⁡(cos⁡x2))(\text{a})~ 2\log(\cos x) \qquad (\text{b})~ 2\log|\cos x | \qquad (\text{c})~ \log^2(\cos x) \qquad (\text{d})~\log(\cos x^2))

정답·풀이 보기

로그의 성질에 따르면 yy 가 양수일 때 log⁡(y2)=2log⁡y\log (y^2)=2\log y 이다. 그러나 cos⁡x\cos x 는 항상 양의 값을 갖는 것은 아니므로 (a)는 옳지 않다. (예를 들어 x=πx=\pi 일 때, log⁡(cos⁡2x)=log⁡(cos⁡2π)=log⁡((−1)2)=log⁡(1)=0\log(\cos^2 x)=\log(\cos^2\pi)=\log\left((-1)^2\right) = \log(1)=0 이지만, 2log⁡(cos⁡π)=2log⁡(−1)2\log (\cos \pi)=2\log(-1) 은 존재하지 않는다.)

cos⁡2x\cos^2 x 는 음수가 되지 않으므로 cos⁡2x=∣cos⁡x∣2\cos^2 x = |\cos x|^2 임을 알 수 있다. cos⁡x\cos x 가 0이 아닐 때 ∣cos⁡x∣|\cos x| 는 양수이므로, 로그의 성질에 의해 log⁡(∣cos⁡x∣2)=2log⁡∣cos⁡x∣\log\left(|\cos x|^2\right) =2\log|\cos x | 이다. cos⁡x\cos x 가 정확히 0일 때에는 log⁡(cos⁡2x)\log(\cos^2x) 와 2log⁡∣cos⁡x∣2\log|\cos x| 모두 존재하지 않는다. 따라서 log⁡(cos⁡2x)=2log⁡∣cos⁡x∣\log(\cos^2x) = 2\log|\cos x| 이다.

원본 교재 풀이(영어)

From our logarithm rules, we know that when yy is positive, log⁡(y2)=2log⁡y\log (y^2)=2\log y. However, the expression cos⁡x\cos x does not always take on positive values, so (a) is not correct. (For instance, when x=πx=\pi, log⁡(cos⁡2x)=log⁡(cos⁡2π)=log⁡((−1)2)=log⁡(1)=0\log(\cos^2 x)=\log(\cos^2\pi)=\log\left((-1)^2\right) = \log(1)=0, while 2log⁡(cos⁡π)=2log⁡(−1)2\log (\cos \pi)=2\log(-1), which does not exist.)

Because cos⁡2x\cos^2 x is never negative, we notice that cos⁡2x=∣cos⁡x∣2\cos^2 x = |\cos x|^2. When cos⁡x\cos x is nonzero, ∣cos⁡x∣|\cos x| is positive, so our logarithm rules tell us log⁡(∣cos⁡x∣2)=2log⁡∣cos⁡x∣\log\left(|\cos x|^2\right) =2\log|\cos x |. When cos⁡x\cos x is exactly zero, then both log⁡(cos⁡2x)\log(\cos^2x) and 2log⁡∣cos⁡x∣2\log|\cos x| do not exist. So, log⁡(cos⁡2x)=2log⁡∣cos⁡x∣\log(\cos^2x) = 2\log|\cos x|.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 2번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산기본자동 분류
307.CLP-1 · 2.10절 · 4번우리말 번역

f(x)=log⁡(10x)f(x)=\log(10x) 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡(10x)f(x)=\log(10x).

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 합성함수의 미분법을 이용하면 ddx{log⁡(10x)}=110x⋅10=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\dfrac{1}{10x}\cdot 10=\frac{1}{x} 이다.
  • 풀이 2: 간단히 하면 ddx{log⁡(10x)}=ddx{log⁡(10)+log⁡x}=0+1x=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10)+\log x\right\} = 0+\frac{1}{x}=\frac{1}{x} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Using the chain rule, ddx{log⁡(10x)}=110x⋅10=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\dfrac{1}{10x}\cdot 10=\frac{1}{x}.
  • Solution 2: Simplifying, ddx{log⁡(10x)}=ddx{log⁡(10)+log⁡x}=0+1x=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10)+\log x\right\} = 0+\frac{1}{x}=\frac{1}{x}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 17번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
308.CLP-1 · 2.10절 · 5번우리말 번역

f(x)=log⁡(x2)f(x)=\log(x^2) 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡(x2)f(x)=\log(x^2).

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 합성함수의 미분법을 이용하면 ddx{log⁡(x2)}=1x2⋅2x=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}=\frac{1}{x^2}\cdot 2x = \frac{2}{x} 이다.
  • 풀이 2: 간단히 하면 ddx{log⁡(x2)}=ddx{2log⁡(x)}=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}= \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{2\log(x)\right\}= \frac{2}{x} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Using the chain rule, ddx{log⁡(x2)}=1x2⋅2x=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}=\frac{1}{x^2}\cdot 2x = \frac{2}{x}.
  • Solution 2: Simplifying, ddx{log⁡(x2)}=ddx{2log⁡(x)}=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}= \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{2\log(x)\right\}= \frac{2}{x}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 28번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
309.CLP-1 · 2.10절 · 6번우리말 번역

f(x)=log⁡(x2+x)f(x)=\log(x^2+x) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡(x2+x)f(x)=\log(x^2+x).

정답·풀이 보기

흔히 하는 실수에 속지 않도록 주의하자. log⁡(x2+x)\log(x^2+x) 는 log⁡(x2)+log⁡x\log(x^2)+\log x 와 같지 않다.

합성함수의 미분법을 이용하여 미분한다. ddx{log⁡(x2+x)}=1x2+x⋅(2x+1)=2x+1x2+x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2+x)\right\}=\dfrac{1}{x^2+x}\cdot(2x+1) = \dfrac{2x+1}{x^2+x} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Don't be fooled by a common mistake: log⁡(x2+x)\log(x^2+x) is not the same as log⁡(x2)+log⁡x\log(x^2)+\log x.

We differentiate using the chain rule: ddx{log⁡(x2+x)}=1x2+x⋅(2x+1)=2x+1x2+x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2+x)\right\}=\dfrac{1}{x^2+x}\cdot(2x+1) = \dfrac{2x+1}{x^2+x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 15번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
310.CLP-1 · 2.10절 · 7번우리말 번역

f(x)=log⁡10xf(x)=\log_{10}x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡10xf(x)=\log_{10}x.

정답·풀이 보기

밑이 ee 인 자연로그의 도함수는 알고 있으므로, 밑 변환 공식을 이용한다.

f(x)=log⁡10x=log⁡xlog⁡10log⁡10 은 상수이므로:f′(x)=1xlog⁡10.\begin{aligned} f(x)=\log_{10}x&=\frac{\log x}{\log 10} \\ \text{$\log 10$ 은 상수이므로:} \\ f'(x)&=\frac{1}{x\log 10}. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We know the derivative of the natural logarithm (base ee), so we use the base-change formula:

f(x)=log⁡10x=log⁡xlog⁡10Since log⁡10 is a constant:f′(x)=1xlog⁡10.\begin{aligned} f(x)=\log_{10}x&=\frac{\log x}{\log 10} \\ \text{Since $\log 10$ is a constant:} \\ f'(x)&=\frac{1}{x\log 10}. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 14번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
311.CLP-1 · 2.10절 · 8번우리말 번역

y=log⁡xx3y=\dfrac{\log x}{x^3} 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of y=log⁡xx3y=\dfrac{\log x}{x^3}.

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 몫의 미분법을 이용하면 y′=x31x−(log⁡x)⋅3x2x6=x2−3x2log⁡xx6=1−3log⁡xx4.y'=\frac{x^3\frac{1}{x}-(\log x)\cdot 3x^2}{x^6}= \frac{x^2-3x^2\log x}{x^6}=\frac{1-3\log x}{x^4}.
  • 풀이 2: y=log⁡x⋅x−3y=\log x \cdot x^{-3} 으로 놓고 곱의 미분법을 이용하면 y′=1xx−3+log⁡x⋅(−3)x−4=x−4(1−3log⁡x)y'=\frac{1}{x}x^{-3}+\log x \cdot(-3)x^{-4}=x^{-4}(1-3\log x)
원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Using the quotient rule, y′=x31x−(log⁡x)⋅3x2x6=x2−3x2log⁡xx6=1−3log⁡xx4.y'=\frac{x^3\frac{1}{x}-(\log x)\cdot 3x^2}{x^6}= \frac{x^2-3x^2\log x}{x^6}=\frac{1-3\log x}{x^4}.
  • Solution 2: Using the product rule with y=log⁡x⋅x−3y=\log x \cdot x^{-3}, y′=1xx−3+log⁡x⋅(−3)x−4=x−4(1−3log⁡x)y'=\frac{1}{x}x^{-3}+\log x \cdot(-3)x^{-4}=x^{-4}(1-3\log x)
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 13번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
312.CLP-1 · 2.10절 · 9번우리말 번역

ddθlog⁡(sec⁡θ)\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ddθlog⁡(sec⁡θ)\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 사용하면

ddθlog⁡(sec⁡θ)=1sec⁡θ⋅(sec⁡θ⋅tan⁡θ)=tan⁡θ\begin{aligned} \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta)&=\frac{1}{\sec \theta}\cdot (\sec \theta \cdot \tan \theta)\\ &=\tan\theta \end{aligned}

참고: 함수 log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) 의 정의역은 sec⁡θ\sec\theta 가 양수가 되는 θ\theta 의 값들이다. 따라서 nn 이 임의의 정수일 때 구간 ((2n−12)π,(2n+12)π)\left(\left(2n-\frac{1}{2}\right)\pi,\left(2n+\frac{1}{2}\right)\pi\right) 가 정의역이다. 탄젠트 함수의 정의역은 분명 이보다 넓지만, log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) 의 정의역 밖에서는 tan⁡θ\tan \theta 가 log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) 의 도함수가 아니다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule,

ddθlog⁡(sec⁡θ)=1sec⁡θ⋅(sec⁡θ⋅tan⁡θ)=tan⁡θ\begin{aligned} \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta)&=\frac{1}{\sec \theta}\cdot (\sec \theta \cdot \tan \theta)\\ &=\tan\theta \end{aligned}

Remark: the domain of the function log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) is those values of θ\theta for which sec⁡θ\sec\theta is positive: so, the intervals ((2n−12)π,(2n+12)π)\left(\left(2n-\frac{1}{2}\right)\pi,\left(2n+\frac{1}{2}\right)\pi\right) where nn is any integer. Certainly the tangent function has a larger domain than this, but outside the domain of log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta), tan⁡θ\tan \theta is not the derivative of log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 12번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
313.CLP-1 · 2.10절 · 10번우리말 번역

함수 f(x)=ecos⁡(log⁡x)f(x)=e^{\cos\left(\log x\right)} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate the function f(x)=ecos⁡(log⁡x)f(x)=e^{\cos\left(\log x\right)}.

정답·풀이 보기

먼저 연쇄 법칙을 적용하자.

f′(x)=ecos⁡(log⁡x)⋅ddx{cos⁡(log⁡x)}연쇄 법칙이 다시 필요하다:=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅ddx{log⁡x}=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅1x=−ecos⁡(log⁡x)sin⁡(log⁡x)x\begin{aligned} f'(x) &= e^{ \cos\left(\log x\right)} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos\left( \log x \right)\right\} \\ \text{연쇄 법칙이 다시 필요하다:} \\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin( \log x)) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \log x \}\\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin(\log x)) \cdot \frac{1}{x}\\ &=\frac{-e^{\cos(\log x)}\sin(\log x)}{x} \end{aligned}

참고: 지수에 로그가 있지만 약분할 수는 없다. 식 ecos⁡(log⁡x)e^{\cos (\log x)} 은 식 xcos⁡xx^{\cos x} 또는 cos⁡x\cos x 와 같지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

Let's start in with the chain rule.

f′(x)=ecos⁡(log⁡x)⋅ddx{cos⁡(log⁡x)}We’ll need the chain rule again:=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅ddx{log⁡x}=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅1x=−ecos⁡(log⁡x)sin⁡(log⁡x)x\begin{aligned} f'(x) &= e^{ \cos\left(\log x\right)} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos\left( \log x \right)\right\} \\ \text{We'll need the chain rule again:} \\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin( \log x)) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \log x \}\\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin(\log x)) \cdot \frac{1}{x}\\ &=\frac{-e^{\cos(\log x)}\sin(\log x)}{x} \end{aligned}

Remark: Although we have a logarithm in the exponent, we can't cancel. The expression ecos⁡(log⁡x)e^{\cos (\log x)} is not the same as the expression xcos⁡xx^{\cos x}, or cos⁡x\cos x.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 29번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
314.CLP-1 · 2.10절 · 11번우리말 번역

도함수를 구하세요. 답을 간단히 하지 않아도 됩니다. y=log⁡(x2+x4+1)y=\log(x^2+\sqrt{x^4+1})

영어 원문 보기

Evaluate the derivative. You do not need to simplify your answer. y=log⁡(x2+x4+1)y=\log(x^2+\sqrt{x^4+1})

정답·풀이 보기

y=log⁡(x2+x4+1)So, we’ll need the chain rule:y′=ddx{x2+x4+1}x2+x4+1=2x+ddx{x4+1}x2+x4+1We need the chain rule again:=2x+ddx{x4+1}2x4+1x2+x4+1=2x+4x32x4+1x2+x4+1.\begin{aligned} y&=\log(x^2+\sqrt{x^4+1}) \\ \text{So, we'll need the chain rule:} \\ y'&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+\sqrt{x^4+1}\right\}}{ x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^4+1}\right\}}{x^2+\sqrt{x^4+1}} \\ \text{We need the chain rule again:} \\ &=\frac{2x+\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^4+1\right\}}{2\sqrt{ x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{4x^3}{2\sqrt{x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

y=log⁡(x2+x4+1)So, we’ll need the chain rule:y′=ddx{x2+x4+1}x2+x4+1=2x+ddx{x4+1}x2+x4+1We need the chain rule again:=2x+ddx{x4+1}2x4+1x2+x4+1=2x+4x32x4+1x2+x4+1.\begin{aligned} y&=\log(x^2+\sqrt{x^4+1}) \\ \text{So, we'll need the chain rule:} \\ y'&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+\sqrt{x^4+1}\right\}}{ x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^4+1}\right\}}{x^2+\sqrt{x^4+1}} \\ \text{We need the chain rule again:} \\ &=\frac{2x+\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^4+1\right\}}{2\sqrt{ x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{4x^3}{2\sqrt{x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 5번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
315.CLP-1 · 2.10절 · 12번우리말 번역

−log⁡(cos⁡x)\sqrt{-\log(\cos x)} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate −log⁡(cos⁡x)\sqrt{-\log(\cos x)}.

정답·풀이 보기

이 문제는 연쇄 법칙을 두 번 적용해야 한다.

ddx{−log⁡(cos⁡x)}=12−log⁡(cos⁡x)⋅ddx{−log⁡(cos⁡x)}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡xddx{cos⁡x}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡x⋅(−sin⁡x)=tan⁡x2−log⁡(cos⁡x)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \sqrt{-\log(\cos x)} \right\} &= \frac{1}{2\sqrt{ -\log(\cos x)}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ -\log\left(\cos x\right) \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{ \cos x} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos x \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{\cos x} \cdot \left(-\sin x\right)\\ &=\frac{\tan x}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \end{aligned}

참고: 제곱근 안에 음의 부호가 있는 것이 이상해 보일 수 있다. 코사인 함수의 값은 항상 1 이하이므로, log⁡(cos⁡x)\log(\cos x) 는 정의역 전체에서 항상 음수이거나 0이다. 따라서 log⁡(cos⁡x)\sqrt{\log(\cos x)} 는 cos⁡x=1\cos x=1 인 점에서만 정의된다(그러면 log⁡(cos⁡x)=0\log(\cos x) = 0 이다. 이는 별로 흥미로운 함수가 아니다! 반면 −log⁡(cos⁡x)-\log(\cos x) 는 정의역 전체에서 항상 양수이거나 0이므로, 언제나 제곱근을 취할 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

This requires us to apply the chain rule twice.

ddx{−log⁡(cos⁡x)}=12−log⁡(cos⁡x)⋅ddx{−log⁡(cos⁡x)}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡xddx{cos⁡x}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡x⋅(−sin⁡x)=tan⁡x2−log⁡(cos⁡x)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \sqrt{-\log(\cos x)} \right\} &= \frac{1}{2\sqrt{ -\log(\cos x)}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ -\log\left(\cos x\right) \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{ \cos x} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos x \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{\cos x} \cdot \left(-\sin x\right)\\ &=\frac{\tan x}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \end{aligned}

Remark: it looks strange to see a negative sign in the argument of a square root. Since the cosine function always gives values that are at most 1, log⁡(cos⁡x)\log(\cos x) is always negative or zero over its domain. So, log⁡(cos⁡x)\sqrt{\log(\cos x)} is only defined for the points where cos⁡x=1\cos x=1 (and so log⁡(cos⁡x)=0\log(\cos x) = 0–this isn't a very interesting function! In contrast, −log⁡(cos⁡x)-\log(\cos x) is always positive or zero over its domain – and therefore we can always take its square root.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 8번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
316.CLP-1 · 2.10절 · 13번우리말 번역

log⁡(x+x2+4)\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big) 의 도함수를 계산하고 간단히 하세요.

영어 원문 보기

Calculate and simplify the derivative of log⁡(x+x2+4)\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙(합성함수의 미분법)에 의해 ddxlog⁡f(x)=1f(x)f′(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\log f(x)=\frac{1}{f(x)}f'(x) 이다. 따라서

ddx{log⁡(x+x2+4)}=1x+x2+4⋅ddx{x+x2+4}=1x+x2+4⋅(1+2x2x2+4)=1x+x2+4⋅(2x2+4+2x2x2+4)=1x2+4\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big)\right\} &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x+\sqrt{x^2+4}\right\} \\ &=\frac{1}{x+\sqrt{x^2+4}}\cdot\left(1+\frac{2x}{2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}}\cdot \left(\frac{ 2 \sqrt{x^2+4} + 2 x} { 2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{\sqrt{x^2+4}} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Under the chain rule, ddxlog⁡f(x)=1f(x)f′(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\log f(x)=\frac{1}{f(x)}f'(x). So

ddx{log⁡(x+x2+4)}=1x+x2+4⋅ddx{x+x2+4}=1x+x2+4⋅(1+2x2x2+4)=1x+x2+4⋅(2x2+4+2x2x2+4)=1x2+4\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big)\right\} &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x+\sqrt{x^2+4}\right\} \\ &=\frac{1}{x+\sqrt{x^2+4}}\cdot\left(1+\frac{2x}{2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}}\cdot \left(\frac{ 2 \sqrt{x^2+4} + 2 x} { 2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{\sqrt{x^2+4}} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 10번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
317.CLP-1 · 2.10절 · 14번우리말 번역

g(x)=log⁡(ex2+1+x4)g(x)=\log (e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of g(x)=log⁡(ex2+1+x4)g(x)=\log (e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙(합성함수의 미분법)을 이용하면

g′(x)=ddx{ex2+1+x4}ex2+1+x4=2xex2+4x321+x4ex2+1+x4(1+x41+x4)=2xex21+x4+2x3ex21+x4+1+x4\begin{aligned} g'(x)&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}\}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\\ &=\frac{2xe^{x^2}+\frac{4x^3}{2\sqrt{1+x^4}}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\left(\frac{\sqrt{1+x^4}}{\sqrt{1+x^4}}\right)\\ &=\frac{2xe^{x^2}\sqrt{1+x^4}+2x^3}{e^{x^2}\sqrt{1+x^4}+1+x^4} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule,

g′(x)=ddx{ex2+1+x4}ex2+1+x4=2xex2+4x321+x4ex2+1+x4(1+x41+x4)=2xex21+x4+2x3ex21+x4+1+x4\begin{aligned} g'(x)&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}\}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\\ &=\frac{2xe^{x^2}+\frac{4x^3}{2\sqrt{1+x^4}}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\left(\frac{\sqrt{1+x^4}}{\sqrt{1+x^4}}\right)\\ &=\frac{2xe^{x^2}\sqrt{1+x^4}+2x^3}{e^{x^2}\sqrt{1+x^4}+1+x^4} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 6번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
318.CLP-1 · 2.10절 · 15번우리말 번역

다음 함수의 x=1x=1 에서의 미분계수의 값을 구하세요: g(x)=log⁡(2x−12x+1)g(x)=\log\Big(\dfrac{2x-1}{2x+1}\Big).

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of the following function at x=1x=1: g(x)=log⁡(2x−12x+1)g(x)=\log\Big(\dfrac{2x-1}{2x+1}\Big).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

로그의 성질을 이용하면 더 쉬운 문제가 된다:

g(x)=log⁡(2x−1)−log⁡(2x+1)따라서,  g′(x)=22x−1−22x+1그리고  g′(1)=21−23=43\begin{aligned} g(x) &= \log(2x-1) -\log(2x+1)\\ \text{따라서, }~ g'(x) &= \dfrac{2}{2x-1} -\dfrac{2}{2x+1}\\ \text{그리고 }~ g'(1) &= \dfrac{2}{1} -\dfrac{2}{3}=\dfrac{4}{3} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using logarithm rules makes this an easier problem:

g(x)=log⁡(2x−1)−log⁡(2x+1)So,  g′(x)=22x−1−22x+1and  g′(1)=21−23=43\begin{aligned} g(x) &= \log(2x-1) -\log(2x+1)\\ \text{So, }~ g'(x) &= \dfrac{2}{2x-1} -\dfrac{2}{2x+1}\\ \text{and }~ g'(1) &= \dfrac{2}{1} -\dfrac{2}{3}=\dfrac{4}{3} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 1번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
319.CLP-1 · 2.10절 · 16번우리말 번역

함수 f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)f(x) = \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of the function f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)f(x) = \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right).

정답·풀이 보기

먼저 간단히 하면 다음과 같다:

f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)=log⁡(((x2+5)3x4+10)1/2)=12log⁡((x2+5)3x4+10)=12[log⁡((x2+5)3)−log⁡(x4+10)]=12[3log⁡((x2+5))−log⁡(x4+10)]이제 연쇄법칙을 이용하여 미분한다:f′(x)=12[32xx2+5−4x3x4+10]=3xx2+5−2x3x4+10\begin{aligned} f(x) &= \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)\\ &=\log\left(\left({\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)^{1/2}\right)\\ &=\frac{1}{2}\log\left(\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}\right)\\ &=\frac{1}{2}\left[\log\left({(x^2+5)^3}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ &=\frac{1}{2}\left[3\log\left({(x^2+5)}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ \text{이제 연쇄법칙을 이용하여 미분한다:} \\ f'(x)&=\frac{1}{2}\left[ 3\frac{2x}{x^2+5}-\frac{4x^3}{x^4+10} \right]\\ &=\frac{3x}{x^2+5}-\frac{2x^3}{x^4+10} \end{aligned}

참고: log⁡(x2+4)\log(x^2+4)를 log⁡(x2)+log⁡(4)\log(x^2)+\log(4)로 쓰는 것은 흔한 실수이다. 이 두 식은 서로 같지 않다!

원본 교재 풀이(영어)

We begin by simplifying:

f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)=log⁡(((x2+5)3x4+10)1/2)=12log⁡((x2+5)3x4+10)=12[log⁡((x2+5)3)−log⁡(x4+10)]=12[3log⁡((x2+5))−log⁡(x4+10)]Now, we differentiate using the chain rule:f′(x)=12[32xx2+5−4x3x4+10]=3xx2+5−2x3x4+10\begin{aligned} f(x) &= \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)\\ &=\log\left(\left({\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)^{1/2}\right)\\ &=\frac{1}{2}\log\left(\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}\right)\\ &=\frac{1}{2}\left[\log\left({(x^2+5)^3}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ &=\frac{1}{2}\left[3\log\left({(x^2+5)}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ \text{Now, we differentiate using the chain rule:} \\ f'(x)&=\frac{1}{2}\left[ 3\frac{2x}{x^2+5}-\frac{4x^3}{x^4+10} \right]\\ &=\frac{3x}{x^2+5}-\frac{2x^3}{x^4+10} \end{aligned}

Remark: it is a common mistake to write log⁡(x2+4)\log(x^2+4) as log⁡(x2)+log⁡(4)\log(x^2)+\log(4). These expressions are not equivalent!

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 4번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
320.CLP-1 · 2.10절 · 17번우리말 번역

f(x)=log⁡(g(xh(x)))f(x) = \log\big(g\big(xh(x)\big)\big), h(2)=2h(2) = 2, h′(2)=3h'(2) = 3, g(4)=3g(4) = 3, g′(4)=5g'(4) = 5 일 때 f′(2)f'(2) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate f′(2)f'(2) if f(x)=log⁡(g(xh(x)))f(x) = \log\big(g\big(xh(x)\big)\big), h(2)=2h(2) = 2, h′(2)=3h'(2) = 3, g(4)=3g(4) = 3, g′(4)=5g'(4) = 5.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

합성함수의 미분법을 두 번 쓴 다음 곱의 미분법을 쓴다:

f′(x)=1g(xh(x))⋅ddx{g(xh(x))}=1g(xh(x))⋅g′(xh(x))⋅ddx{xh(x)}=1g(xh(x))⋅g′(xh(x))⋅[h(x)+xh′(x)]특히, x=2 일 때:f′(2)=1g(2h(2))⋅g′(2h(2))⋅[h(2)+2h′(2)]=g′(4)g(4)[2+2×3]=53[2+2×3]=403\begin{aligned} f'(x) &= \frac{1}{ g(xh(x))}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ g(xh(x))\}\\ &=\frac{1}{g(xh(x))}\cdot g'( xh(x))\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ xh(x)\} \\ &=\dfrac{1}{g\big(xh(x)\big)}\cdot g'\big(xh(x)\big)\cdot\big[h(x)+xh'(x)\big] \\ \text{특히, $x=2$ 일 때:} \\ f'(2) &= \dfrac{1}{g\big(2h(2)\big)}\cdot g'\big(2h(2)\big)\cdot \big[h(2)+2h'(2)\big]\\ &= \dfrac{g'(4)}{g(4)}\big[2+2\times 3\big] = \dfrac{5}{3}\big[2+2\times 3\big]\\ &=\dfrac{40}{3} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the chain rule twice, followed by the product rule:

f′(x)=1g(xh(x))⋅ddx{g(xh(x))}=1g(xh(x))⋅g′(xh(x))⋅ddx{xh(x)}=1g(xh(x))⋅g′(xh(x))⋅[h(x)+xh′(x)]In particular, when x=2:f′(2)=1g(2h(2))⋅g′(2h(2))⋅[h(2)+2h′(2)]=g′(4)g(4)[2+2×3]=53[2+2×3]=403\begin{aligned} f'(x) &= \frac{1}{ g(xh(x))}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ g(xh(x))\}\\ &=\frac{1}{g(xh(x))}\cdot g'( xh(x))\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ xh(x)\} \\ &=\dfrac{1}{g\big(xh(x)\big)}\cdot g'\big(xh(x)\big)\cdot\big[h(x)+xh'(x)\big] \\ \text{In particular, when $x=2$:} \\ f'(2) &= \dfrac{1}{g\big(2h(2)\big)}\cdot g'\big(2h(2)\big)\cdot \big[h(2)+2h'(2)\big]\\ &= \dfrac{g'(4)}{g(4)}\big[2+2\times 3\big] = \dfrac{5}{3}\big[2+2\times 3\big]\\ &=\dfrac{40}{3} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 7번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류