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

92문제 · 5 / 5쪽

81.CLP-1 · 2.9절 · 23번우리말 번역

y=cos⁡(x2+x2+1)y=\cos\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Compute the derivative of y=cos⁡(x2+x2+1)y=\cos\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)

정답·풀이 보기

먼저 연쇄 법칙을 적용한다.

y′=−sin⁡(x2+x2+1)⋅ddx{x2+x2+1}=−sin⁡(x2+x2+1)⋅(2x+ddx{x2+1})연쇄 법칙을 한 번 더 써야 하므로:=−sin⁡(x2+x2+1)⋅(2x+12x2+1⋅ddx{x2+1})=−sin⁡(x2+x2+1)⋅(2x+2x2x2+1)\begin{aligned} y'&=-\sin\big( x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+\sqrt{x^2+1}\right\}\\ &=-\sin\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\left(2x+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^2+1}\right\}\right) \\ \text{연쇄 법칙을 한 번 더 써야 하므로:} \\ &=-\sin\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\left(2x+\dfrac{1}{2\sqrt{ x^2+1}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+1\right\}\right)\\ &=-\sin\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\left(2x+\dfrac{2x}{2\sqrt{x^2+1}}\right) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We start with the chain rule:

y′=−sin⁡(x2+x2+1)⋅ddx{x2+x2+1}=−sin⁡(x2+x2+1)⋅(2x+ddx{x2+1})and find ourselves in need of chain rule a second time:=−sin⁡(x2+x2+1)⋅(2x+12x2+1⋅ddx{x2+1})=−sin⁡(x2+x2+1)⋅(2x+2x2x2+1)\begin{aligned} y'&=-\sin\big( x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+\sqrt{x^2+1}\right\}\\ &=-\sin\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\left(2x+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^2+1}\right\}\right) \\ \text{and find ourselves in need of chain rule a second time:} \\ &=-\sin\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\left(2x+\dfrac{1}{2\sqrt{ x^2+1}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+1\right\}\right)\\ &=-\sin\big(x^2+\sqrt{x^2+1}\big)\cdot\left(2x+\dfrac{2x}{2\sqrt{x^2+1}}\right) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 22번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
82.CLP-1 · 2.9절 · 24번우리말 번역

도함수를 구하세요. y=(1+x2)cos⁡2xy=(1+x^2)\cos^2 x

영어 원문 보기

Evaluate the derivative. y=(1+x2)cos⁡2xy=(1+x^2)\cos^2 x

정답·풀이 보기

y=(1+x2)cos⁡2xUsing the product rule,y′=(2x)cos⁡2x+(1+x2)ddx{cos⁡2x}Here, we’ll need to use the chain rule. Remember cos⁡2x=[cos⁡x]2.=2xcos⁡2x+(1+x2)2cos⁡x⋅ddx{cos⁡x}=2xcos⁡2x+(1+x2)2cos⁡x⋅(−sin⁡x)=2xcos⁡2x−2(1+x2)sin⁡xcos⁡x\begin{aligned} y&=(1+x^2)\cos^2 x \\ \text{Using the product rule,} \\ y'&=(2x)\cos^2 x + (1+x^2)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos^2 x\} \\ \text{Here, we'll need to use the chain rule. Remember $\cos^2 x = [\cos x]^2$.} \\ &=2x\cos^2x+(1+x^2) 2 \cos x \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \cos x\}\\ &=2x\cos^2x+(1+x^2) 2\cos x \cdot (-\sin x)\\ &=2x\cos^2x-2(1+x^2) \sin x\cos x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

y=(1+x2)cos⁡2xUsing the product rule,y′=(2x)cos⁡2x+(1+x2)ddx{cos⁡2x}Here, we’ll need to use the chain rule. Remember cos⁡2x=[cos⁡x]2.=2xcos⁡2x+(1+x2)2cos⁡x⋅ddx{cos⁡x}=2xcos⁡2x+(1+x2)2cos⁡x⋅(−sin⁡x)=2xcos⁡2x−2(1+x2)sin⁡xcos⁡x\begin{aligned} y&=(1+x^2)\cos^2 x \\ \text{Using the product rule,} \\ y'&=(2x)\cos^2 x + (1+x^2)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos^2 x\} \\ \text{Here, we'll need to use the chain rule. Remember $\cos^2 x = [\cos x]^2$.} \\ &=2x\cos^2x+(1+x^2) 2 \cos x \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \cos x\}\\ &=2x\cos^2x+(1+x^2) 2\cos x \cdot (-\sin x)\\ &=2x\cos^2x-2(1+x^2) \sin x\cos x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.6절 · 6번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
83.CLP-1 · 2.9절 · 25번우리말 번역

도함수를 구하세요. y=e3x1+x2y=\frac{e^{3x}}{1+x^2}

영어 원문 보기

Evaluate the derivative. y=e3x1+x2y=\frac{e^{3x}}{1+x^2}

정답·풀이 보기

연쇄 법칙에 의해 ddx{e3x}=3e3x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{3x}\}=3e^{3x} 임에 주의하여 몫의 미분법을 사용한다.

y′=(1+x2)⋅3e3x−e3x(2x)(1+x2)2=e3x(3x2−2x+3)(1+x2)2\begin{aligned} y'&=\frac{(1+x^2)\cdot3e^{3x}-e^{3x}(2x)}{(1+x^2)^2}\\ &=\frac{e^{3x}(3x^2-2x+3)}{(1+x^2)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the quotient rule, noting by the chain rule that ddx{e3x}=3e3x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{3x}\}=3e^{3x}:

y′=(1+x2)⋅3e3x−e3x(2x)(1+x2)2=e3x(3x2−2x+3)(1+x2)2\begin{aligned} y'&=\frac{(1+x^2)\cdot3e^{3x}-e^{3x}(2x)}{(1+x^2)^2}\\ &=\frac{e^{3x}(3x^2-2x+3)}{(1+x^2)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 24번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
84.CLP-1 · 2.9절 · 26번우리말 번역

g(x)=x3h(x2)g(x)=x^3h(x^2) 이고 h(4)=2h(4)=2, h′(4)=−2h'(4)=-2 일 때, g′(2)g'(2) 를 구하세요.

영어 원문 보기

Find g′(2)g'(2) if g(x)=x3h(x2)g(x)=x^3h(x^2), where h(4)=2h(4)=2 and h′(4)=−2h'(4)=-2.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

연쇄 법칙에 의해

ddx{h(x2)}=h′(x2)⋅2x\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{h\left(x^2\right)\right\}&=h'(x^2)\cdot 2x \end{aligned}

곱의 미분법과 위의 결과를 사용하면

g′(x)=3x2h(x2)+x3h′(x2)2xx=2 를 대입하면:g′(2)=3(22)h(22)+23h′(22)2×2=12h(4)+32h′(4)=12×2−32×2=−40\begin{aligned} g'(x)&=3x^2h(x^2)+x^3h'(x^2)2x \\ \text{$x=2$ 를 대입하면:} \\ g'(2)&=3(2^2)h(2^2)+2^3h'(2^2)2\times 2\\ &=12h(4)+32h'(4)=12\times 2-32\times 2\\ &=-40 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

By the chain rule,

ddx{h(x2)}=h′(x2)⋅2x\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{h\left(x^2\right)\right\}&=h'(x^2)\cdot 2x \end{aligned}

Using the product rules and the result above,

g′(x)=3x2h(x2)+x3h′(x2)2xPlugging in x=2:g′(2)=3(22)h(22)+23h′(22)2×2=12h(4)+32h′(4)=12×2−32×2=−40\begin{aligned} g'(x)&=3x^2h(x^2)+x^3h'(x^2)2x \\ \text{Plugging in $x=2$:} \\ g'(2)&=3(2^2)h(2^2)+2^3h'(2^2)2\times 2\\ &=12h(4)+32h'(4)=12\times 2-32\times 2\\ &=-40 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.6절 · 2번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
85.CLP-1 · 2.9절 · 27번우리말 번역

곡선 y=xe−(x2−1)/2y=xe^{-(x^2-1)/2} 가 수평한 접선을 갖는 점 (x,y)(x,y) 는 어디입니까?

영어 원문 보기

At what points (x,y)(x,y) does the curve y=xe−(x2−1)/2y=xe^{-(x^2-1)/2} have a horizontal tangent?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

f(x)=xe−(x2−1)/2=xe(1−x2)/2f(x)=xe^{-(x^2-1)/2}=xe^{(1-x^2)/2} 이라 하자. 곱의 미분법을 쓰면

f′(x)=e(1−x2)/2+x⋅ddx{e(1−x2)/2}여기서 연쇄 법칙이 필요하다:=e(1−x2)/2+x⋅e(1−x2)/2ddx{12(1−x2)}=e(1−x2)/2+x⋅e(1−x2)/2⋅(−x)=(1−x2)e(1−x2)/2\begin{aligned} f'(x)&=e^{(1-x^2)/2}+x\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{(1-x^2)/2}\right\} \\ \text{여기서 연쇄 법칙이 필요하다:} \\ &=e^{(1-x^2)/2}+x\cdot e^{ (1-x^2)/2}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \frac{1}{2}(1-x^2)\right\}\\ &=e^{(1-x^2)/2}+x\cdot e^{{(1-x^2)/2}}\cdot (-x)\\ &=(1-x^2)e^{(1-x^2)/2} \end{aligned}

ee 의 거듭제곱은 0이 될 수 없으므로, 위의 곱이 0이면 1−x2=01-x^2=0 이어야 한다. 이는 x=±1x=\pm 1 일 때 성립한다. 곡선 위에서 x=1x=1 일 때 y=1y=1 이고, x=−1x=-1 일 때 y=−1y=-1 이다. 따라서 구하는 점은 (1,1)(1,1) 과 (−1,−1)(-1,-1) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Let f(x)=xe−(x2−1)/2=xe(1−x2)/2f(x)=xe^{-(x^2-1)/2}=xe^{(1-x^2)/2}. Then, using the product rule,

f′(x)=e(1−x2)/2+x⋅ddx{e(1−x2)/2}Here, we need the chain rule:=e(1−x2)/2+x⋅e(1−x2)/2ddx{12(1−x2)}=e(1−x2)/2+x⋅e(1−x2)/2⋅(−x)=(1−x2)e(1−x2)/2\begin{aligned} f'(x)&=e^{(1-x^2)/2}+x\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{e^{(1-x^2)/2}\right\} \\ \text{Here, we need the chain rule:} \\ &=e^{(1-x^2)/2}+x\cdot e^{ (1-x^2)/2}\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \frac{1}{2}(1-x^2)\right\}\\ &=e^{(1-x^2)/2}+x\cdot e^{{(1-x^2)/2}}\cdot (-x)\\ &=(1-x^2)e^{(1-x^2)/2} \end{aligned}

There is no power of ee that is equal to zero; so if the product above is zero, it must be that 1−x2=01-x^2=0. This happens for x=±1x=\pm 1. On the curve, when x=1x=1, y=1y=1, and when x=−1x=-1, y=−1y=-1. So the points are (1,1)(1,1) and (−1,−1)(-1,-1).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 26번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
86.CLP-1 · 2.9절 · 28번우리말 번역

한 입자가 시각 t=1t=1 에 움직이기 시작하며, 그 이후의 위치는 s(t)=sin⁡(1t)s(t)=\sin\left(\frac{1}{t}\right) 로 주어집니다. 이 입자는 언제 음의 방향으로 움직입니까?

영어 원문 보기

A particle starts moving at time t=1t=1, and its position thereafter is given by s(t)=sin⁡(1t).s(t)=\sin\left(\frac{1}{t}\right). When is the particle moving in the negative direction?

정답·풀이 보기

문제는 s′(t)s'(t) 가 음수가 되는 때를 묻고 있다. 그래서 먼저 미분한다. 연쇄 법칙을 쓰면

s′(t)=cos⁡(1t)⋅ddt{1t}=cos⁡(1t)⋅−1t2\begin{aligned} s'(t)&=\cos\left( \frac{1}{t}\right)\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\left\{ \frac{1}{t}\right\}\\ &=\cos\left({\frac{1}{t}}\right)\cdot\frac{-1}{t^2} \end{aligned}

t≥1t\ge1 일 때 1t\frac{1}{t} 은 0과 1 사이에 있다. 0≤θ<π/20 \leq \theta < \pi/2 에서 cos⁡θ\cos \theta 는 양수이고 π/2>1\pi/2 >1 이므로, cos⁡(1t)\cos\left(\frac{1}{t}\right) 은 s(t)s(t) 의 정의역 전체에서 양수이다. 또한 −1t2\frac{-1}{t^2} 은 이 함수의 정의역 전체에서 음수이다. 따라서 s′(t)s'(t) 는 s(t)s(t) 의 정의역 전체에서 음수이고, 입자는 항상 음의 방향으로 움직인다.

원본 교재 풀이(영어)

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

s′(t)=cos⁡(1t)⋅ddt{1t}=cos⁡(1t)⋅−1t2\begin{aligned} s'(t)&=\cos\left( \frac{1}{t}\right)\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\left\{ \frac{1}{t}\right\}\\ &=\cos\left({\frac{1}{t}}\right)\cdot\frac{-1}{t^2} \end{aligned}

When t≥1t\ge1, 1t\frac{1}{t} is between 0 and 1. Since cos⁡θ\cos \theta is positive for 0≤θ<π/20 \leq \theta < \pi/2, and π/2>1\pi/2 >1, we see that cos⁡(1t)\cos\left(\frac{1}{t}\right) is positive for the entire domain of s(t)s(t). Also, −1t2\frac{-1}{t^2} is negative for the entire domain of the function. We conclude that s′(t)s'(t) is negative for the entire domain of s(t)s(t), so the particle is always moving in the negative direction.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 33번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
87.CLP-1 · 2.9절 · 29번우리말 번역

f(x)=excos⁡3(5x−7)f(x)=\dfrac{e^{x}}{\cos^3 (5x-7)} 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Compute the derivative of f(x)=excos⁡3(5x−7)f(x)=\dfrac{e^{x}}{\cos^3 (5x-7)}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

풀이를 두 가지 제시한다. 하나는 바로 몫의 미분법을 쓰는 풀이이고, 다른 하나는 먼저 간단히 한 뒤 곱의 미분법을 쓰는 풀이이다.

  • 풀이 1: 몫의 미분법으로 시작한다:

f′(x)=cos⁡3(5x−7)ddx{ex}−exddx{cos⁡3(5x−7)}cos⁡6(5x−7)=cos⁡3(5x−7)ex−exddx{cos⁡3(5x−7)}cos⁡6(5x−7)이제 합성함수의 미분법을 쓴다. cos⁡3(5x−7)=[cos⁡(5x−7)]3 이므로 “바깥" 함수는 g(x)=x3 이고, “안쪽" 함수는 h(x)=cos⁡(5x−1) 이다.=cos⁡3(5x−7)ex−ex⋅3cos⁡2(5x−7)⋅ddx{cos⁡(5x−7)}cos⁡6(5x−7)합성함수의 미분법이 다시 필요하다!=cos⁡3(5x−7)ex−ex⋅3cos⁡2(5x−7)⋅[−sin⁡(5x−7)⋅ddx{5x−7}]cos⁡6(5x−7)=cos⁡3(5x−7)ex−ex⋅3cos⁡2(5x−7)⋅[−sin⁡(5x−7)⋅5]cos⁡6(5x−7)간단히 하여 마무리한다:=excos⁡2(5x−7)(cos⁡(5x−7)+15sin⁡(5x−7))cos⁡6(5x−7)=excos⁡(5x−7)+15sin⁡(5x−7)cos⁡4(5x−7)=ex(sec⁡3(5x−7)+15tan⁡(5x−7)sec⁡3(5x−7))=exsec⁡3(5x−7)(1+15tan⁡(5x−7))\begin{aligned} f'(x) &= \frac{\cos^3(5x-7)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}-e^x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos^3(5x-7)\}}{\cos^6(5x-7)}\\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos^3(5x-7)\}}{\cos^6(5x-7)} \\ \text{이제 합성함수의 미분법을 쓴다. $\cos^3(5x-7)=[\cos(5x-7)]^3$ 이므로 ``바깥" 함수는 $g(x)=x^3$ 이고, ``안쪽" 함수는 $h(x)=\cos(5x-1)$ 이다.} \\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\cdot3 \cos^2 (5x-7) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \cos(5x-7)\}}{\cos^6(5x-7)} \\ \text{합성함수의 미분법이 다시 필요하다!} \\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\cdot3{\cos}^2{(5x-7)} \cdot[{-\sin( 5x-7)\cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ 5x-7\}}]}{\cos^6(5x-7)}\\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\cdot3{\cos}^2{(5x-7)} \cdot[{-\sin({5x-7})\cdot5}]}{\cos^6(5x-7)} \\ \text{간단히 하여 마무리한다:} \\ &= \frac{e^x\cos^2(5x-7)\left(\cos(5x-7)+15\sin(5x-7)\right)}{\cos^6(5x-7)}\\ &=e^x \frac{\cos(5x-7)+15\sin(5x-7)}{\cos^4(5x-7)}\\ &=e^x(\sec^3(5x-7)+15\tan(5x-7)\sec^3(5x-7))\\ &=e^x\sec^3(5x-7)(1+15\tan(5x-7)) \end{aligned}

  • 풀이 2: 몫의 미분법을 피하기 위해 먼저 간단히 한다:

f(x)=excos⁡3(5x−7)=exsec⁡3(5x−7)이제 곱의 미분법으로 미분한다:f′(x)=exsec⁡3(5x−7)+exddx{sec⁡3(5x−7)}여기서는 합성함수의 미분법이 필요하다. sec⁡3(5x−7)=[sec⁡(5x−7)]3 이므로 “바깥" 함수는 g(x)=x3 이고 “안쪽" 함수는 h(x)=sec⁡(5x−7) 이며, 따라서 g(h(x))=[sec⁡(5x−7)]3=sec⁡3(5x−7) 이다.=exsec⁡3(5x−7)+ex⋅3 sec⁡2(5x−7)⋅ddx{sec⁡(5x−7)}합성함수의 미분법이 다시 필요하다! ddx{sec⁡x}=sec⁡xtan⁡x 임을 떠올리자.=exsec⁡3(5x−7)+ex⋅3 sec⁡2(5x−7)⋅sec⁡(5x−7)tan⁡(5x−7)⋅ddx{5x−7}=exsec⁡3(5x−7)+ex⋅3 sec⁡2(5x−7)⋅sec⁡(5x−7)tan⁡(5x−7)⋅5간단히 하여 마무리한다:=exsec⁡3(5x−7)(1+15tan⁡(5x−7))\begin{aligned} f(x)&=\dfrac{e^{x}}{\cos^3 (5x-7)}\\ &=e^x\sec^3(5x-7) \\ \text{이제 곱의 미분법으로 미분한다:} \\ f'(x)&=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sec^3(5x-7)\} \\ \text{여기서는 합성함수의 미분법이 필요하다. $\sec^3(5x-7)=[\sec (5x-7)]^3$ 이므로 ``바깥" 함수는 $g(x)=x^3$ 이고 ``안쪽" 함수는 $h(x)=\sec(5x-7)$ 이며, 따라서 $g(h(x))=[\sec(5x-7)]^3=\sec^3(5x-7)$ 이다.} \\ &=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\cdot3~ \sec^2 (5x-7) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \sec(5x-7)\} \\ \text{합성함수의 미분법이 다시 필요하다! $\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sec x\}=\sec x \tan x$ 임을 떠올리자.} \\ &=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\cdot3~{\sec}^2{(5x-7)} \cdot {\sec( 5x-7)\tan( 5x-7)\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ 5x-7\}}\\ &=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\cdot3~{\sec}^2{(5x-7)} \cdot {\sec({5x-7})\tan({5x-7})\cdot 5} \\ \text{간단히 하여 마무리한다:} \\ &=e^x\sec^3(5x-7)(1+15\tan({5x-7})) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We present two solutions: one where we dive right in and use the quotient rule, and another where we simplify first and use the product rule.

  • Solution 1: We begin with the quotient rule:

f′(x)=cos⁡3(5x−7)ddx{ex}−exddx{cos⁡3(5x−7)}cos⁡6(5x−7)=cos⁡3(5x−7)ex−exddx{cos⁡3(5x−7)}cos⁡6(5x−7)Now, we use the chain rule. Since cos⁡3(5x−7)=[cos⁡(5x−7)]3, our “outside" function is g(x)=x3, and our “inside" function is h(x)=cos⁡(5x−1).=cos⁡3(5x−7)ex−ex⋅3cos⁡2(5x−7)⋅ddx{cos⁡(5x−7)}cos⁡6(5x−7)We need the chain rule again!=cos⁡3(5x−7)ex−ex⋅3cos⁡2(5x−7)⋅[−sin⁡(5x−7)⋅ddx{5x−7}]cos⁡6(5x−7)=cos⁡3(5x−7)ex−ex⋅3cos⁡2(5x−7)⋅[−sin⁡(5x−7)⋅5]cos⁡6(5x−7)We finish by simplifying:=excos⁡2(5x−7)(cos⁡(5x−7)+15sin⁡(5x−7))cos⁡6(5x−7)=excos⁡(5x−7)+15sin⁡(5x−7)cos⁡4(5x−7)=ex(sec⁡3(5x−7)+15tan⁡(5x−7)sec⁡3(5x−7))=exsec⁡3(5x−7)(1+15tan⁡(5x−7))\begin{aligned} f'(x) &= \frac{\cos^3(5x-7)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}-e^x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos^3(5x-7)\}}{\cos^6(5x-7)}\\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos^3(5x-7)\}}{\cos^6(5x-7)} \\ \text{Now, we use the chain rule. Since $\cos^3(5x-7)=[\cos(5x-7)]^3$, our ``outside" function is $g(x)=x^3$, and our ``inside" function is $h(x)=\cos(5x-1)$.} \\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\cdot3 \cos^2 (5x-7) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \cos(5x-7)\}}{\cos^6(5x-7)} \\ \text{We need the chain rule again!} \\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\cdot3{\cos}^2{(5x-7)} \cdot[{-\sin( 5x-7)\cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ 5x-7\}}]}{\cos^6(5x-7)}\\ &= \frac{\cos^3(5x-7)e^x-e^x\cdot3{\cos}^2{(5x-7)} \cdot[{-\sin({5x-7})\cdot5}]}{\cos^6(5x-7)} \\ \text{We finish by simplifying:} \\ &= \frac{e^x\cos^2(5x-7)\left(\cos(5x-7)+15\sin(5x-7)\right)}{\cos^6(5x-7)}\\ &=e^x \frac{\cos(5x-7)+15\sin(5x-7)}{\cos^4(5x-7)}\\ &=e^x(\sec^3(5x-7)+15\tan(5x-7)\sec^3(5x-7))\\ &=e^x\sec^3(5x-7)(1+15\tan(5x-7)) \end{aligned}

  • Solution 2: We simplify to avoid the quotient rule:

f(x)=excos⁡3(5x−7)=exsec⁡3(5x−7)Now we use the product rule to differentiate:f′(x)=exsec⁡3(5x−7)+exddx{sec⁡3(5x−7)}Here, we’ll need the chain rule. Since sec⁡3(5x−7)=[sec⁡(5x−7)]3, our “outside" function is g(x)=x3 and our “inside" function is h(x)=sec⁡(5x−7), so that g(h(x))=[sec⁡(5x−7)]3=sec⁡3(5x−7).=exsec⁡3(5x−7)+ex⋅3 sec⁡2(5x−7)⋅ddx{sec⁡(5x−7)}We need the chain rule again! Recall ddx{sec⁡x}=sec⁡xtan⁡x.=exsec⁡3(5x−7)+ex⋅3 sec⁡2(5x−7)⋅sec⁡(5x−7)tan⁡(5x−7)⋅ddx{5x−7}=exsec⁡3(5x−7)+ex⋅3 sec⁡2(5x−7)⋅sec⁡(5x−7)tan⁡(5x−7)⋅5We finish by simplifying:=exsec⁡3(5x−7)(1+15tan⁡(5x−7))\begin{aligned} f(x)&=\dfrac{e^{x}}{\cos^3 (5x-7)}\\ &=e^x\sec^3(5x-7) \\ \text{Now we use the product rule to differentiate:} \\ f'(x)&=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sec^3(5x-7)\} \\ \text{Here, we'll need the chain rule. Since $\sec^3(5x-7)=[\sec (5x-7)]^3$, our ``outside" function is $g(x)=x^3$ and our ``inside" function is $h(x)=\sec(5x-7)$, so that $g(h(x))=[\sec(5x-7)]^3=\sec^3(5x-7)$.} \\ &=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\cdot3~ \sec^2 (5x-7) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \sec(5x-7)\} \\ \text{We need the chain rule again! Recall $\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sec x\}=\sec x \tan x$.} \\ &=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\cdot3~{\sec}^2{(5x-7)} \cdot {\sec( 5x-7)\tan( 5x-7)\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ 5x-7\}}\\ &=e^x\sec^3(5x-7)+e^x\cdot3~{\sec}^2{(5x-7)} \cdot {\sec({5x-7})\tan({5x-7})\cdot 5} \\ \text{We finish by simplifying:} \\ &=e^x\sec^3(5x-7)(1+15\tan({5x-7})) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.9절 · 32번
# 합성함수의 미분법계산보통자동 분류
88.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
89.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
90.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
91.Active Calculus · 2.5절 · 11번우리말 번역

기본 함수 f(x)=x3f(x) = x^3 과 g(x)=sin⁡(x)g(x) = \sin(x) 를 생각하세요.

(a) h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)) 라 하자. x=π4x = \frac{\pi}{4} 인 점에서 hh 의 순간변화율의 정확한 값을 구하세요. (b) x=0.25x = 0.25 에서 h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)) 와 r(x)=g(f(x))r(x) = g(f(x)) 중 어느 함수가 가장 빠르게 변하고 있나요? 그 이유는 무엇인가요? (c) h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)), r(x)=g(f(x))r(x) = g(f(x)) 라 하자. 이 두 함수 중 도함수가 주기적인 것은 어느 것인가요? 그 이유는 무엇인가요?

영어 원문 보기

Consider the basic functions f(x)=x3f(x) = x^3 and g(x)=sin⁡(x)g(x) = \sin(x).

(a) Let h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)). Find the exact instantaneous rate of change of hh at the point where x=π4x = \frac{\pi}{4}. (b) Which function is changing most rapidly at x=0.25x = 0.25: h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)) or r(x)=g(f(x))r(x) = g(f(x))? Why? (c) Let h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)) and r(x)=g(f(x))r(x) = g(f(x)). Which of these functions has a derivative that is periodic? Why?

정답·풀이 보기

(a) h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)) 이므로 연쇄 법칙에 의해 h′(x)=f′(g(x))⋅g′(x)h'(x) = f'(g(x)) \cdot g'(x) 이다. f(x)=x3f(x)=x^3, g(x)=sin⁡(x)g(x) = \sin(x) 이므로 f′(x)=3x2f'(x) = 3x^2, f′(g(x))=3sin⁡2(x)f'(g(x)) = 3\sin^2(x), g′(x)=cos⁡(x)g'(x) = \cos(x) 이다. 따라서 h′(x)=3sin⁡2(x)⋅cos⁡(x)h'(x) = 3\sin^2(x) \cdot \cos(x) 이고, h′(π4)=3(12)2⋅12=322h'\left( \frac{\pi}{4} \right) = 3 \left( \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{3}{2\sqrt{2}} 이다. (b) r′(x)=g′(f(x))⋅f′(x)=cos⁡(x3)⋅3x2r'(x) = g'(f(x)) \cdot f'(x) = \cos(x^3) \cdot 3x^2 임에 주목한다. 따라서 r′(0.25)=cos⁡(0.253)⋅3(0.25)2≈0.1875r'(0.25) = \cos(0.25^3) \cdot 3(0.25)^2 \approx 0.1875 이고, (a)의 결과를 이용하면 h′(0.25)=3sin⁡2(0.25)⋅cos⁡(0.25)≈0.1779h'(0.25) = 3\sin^2(0.25) \cdot \cos(0.25) \approx 0.1779 이다. 그러므로 ∣h′(0.25)<r′(0.25)∣|h'(0.25) < r'(0.25)| 이므로 rr 이 더 빠르게 변하고 있음을 알 수 있다. (c) (a)와 (b)에서 h′(x)=3sin⁡2(x)⋅cos⁡(x)h'(x) = 3\sin^2(x) \cdot \cos(x), r′(x)=cos⁡(x3)⋅3x2r'(x) = \cos(x^3) \cdot 3x^2 임을 확인했다. h′(x)h'(x) 의 곱을 이루는 두 부분이 모두 주기함수이므로 h′(x)h'(x) 는 (주기 2π2\pi 로) 주기적이다. 그러나 xx 가 증가함에 따라 3x23x^2 은 한없이 커지므로 r′(x)r'(x) 는 주기적이지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Since h(x)=f(g(x))h(x) = f(g(x)), by the chain rule we know that h′(x)=f′(g(x))⋅g′(x)h'(x) = f'(g(x)) \cdot g'(x). Using the facts that f(x)=x3f(x)=x^3 and g(x)=sin⁡(x)g(x) = \sin(x), it follows f′(x)=3x2f'(x) = 3x^2 and f′(g(x))=3sin⁡2(x)f'(g(x)) = 3\sin^2(x), and g′(x)=cos⁡(x)g'(x) = \cos(x). Therefore, h′(x)=3sin⁡2(x)⋅cos⁡(x)h'(x) = 3\sin^2(x) \cdot \cos(x) and h′(π4)=3(12)2⋅12=322h'\left( \frac{\pi}{4} \right) = 3 \left( \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{3}{2\sqrt{2}}. (b) Note that r′(x)=g′(f(x))⋅f′(x)=cos⁡(x3)⋅3x2r'(x) = g'(f(x)) \cdot f'(x) = \cos(x^3) \cdot 3x^2. Thus, we have r′(0.25)=cos⁡(0.253)⋅3(0.25)2≈0.1875r'(0.25) = \cos(0.25^3) \cdot 3(0.25)^2 \approx 0.1875, while using our work from (a), h′(0.25)=3sin⁡2(0.25)⋅cos⁡(0.25)≈0.1779h'(0.25) = 3\sin^2(0.25) \cdot \cos(0.25) \approx 0.1779, so since ∣h′(0.25)<r′(0.25)∣|h'(0.25) < r'(0.25)|, we see that rr is changing more rapidly. (c) We have observed in (a) and (b) that h′(x)=3sin⁡2(x)⋅cos⁡(x)h'(x) = 3\sin^2(x) \cdot \cos(x) and r′(x)=cos⁡(x3)⋅3x2r'(x) = \cos(x^3) \cdot 3x^2. Because both parts of the product in h′(x)h'(x) are periodic functions, h′(x)h'(x) is periodic (with period 2π2\pi). However, r′(x)r'(x) is not periodic, since 3x23x^2 grows without bound as xx increases.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.6절 · 44번
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92.Active Calculus · 2.5절 · 12번우리말 번역

u(x)u(x) 를 미분가능한 함수라 하자. 다음 각 함수에 대해 도함수를 구하세요. 각 답에는 uu 및/또는 u′u' 이 포함됩니다.

(a) p(x)=eu(x)p(x) = e^{u(x)} (b) q(x)=u(ex)q(x) = u(e^x) (c) r(x)=cot⁡(u(x))r(x) = \cot(u(x)) (d) s(x)=u(cot⁡(x))s(x) = u(\cot(x)) (e) a(x)=u(x4)a(x) = u(x^4) (f) b(x)=(u(x))4b(x) = (u(x))^4

영어 원문 보기

Let u(x)u(x) be a differentiable function. For each of the following functions, determine the derivative. Each response will involve uu and/or u′u'.

(a) p(x)=eu(x)p(x) = e^{u(x)} (b) q(x)=u(ex)q(x) = u(e^x) (c) r(x)=cot⁡(u(x))r(x) = \cot(u(x)) (d) s(x)=u(cot⁡(x))s(x) = u(\cot(x)) (e) a(x)=u(x4)a(x) = u(x^4) (f) b(x)=(u(x))4b(x) = (u(x))^4

정답·풀이 보기

(a) 연쇄 법칙에 의해 p′(x)=eu(x)⋅u′(x)p'(x) = e^{u(x)} \cdot u'(x) 이다. (b) 연쇄 법칙에 의해 q′(x)=u′(ex)⋅exq'(x) = u'(e^x) \cdot e^x 이다. (c) 연쇄 법칙에 의해 r′(x)=−csc⁡2(u(x)⋅u′(x)r'(x) = -\csc^2(u(x) \cdot u'(x) 이다. (d) 연쇄 법칙에 의해 s′(x)=u′(cot⁡(x))⋅(−csc⁡2(x))s'(x) = u'(\cot(x)) \cdot (-\csc^2(x)) 이다. (e) 연쇄 법칙에 의해 a′(x)=u′(x4)⋅4x3a'(x) = u'(x^4) \cdot 4x^3 이다. (f) 연쇄 법칙에 의해 b′(x)=4(u(x))3⋅u′(x)b'(x) = 4(u(x))^3 \cdot u'(x) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) By the chain rule, p′(x)=eu(x)⋅u′(x)p'(x) = e^{u(x)} \cdot u'(x). (b) By the chain rule, q′(x)=u′(ex)⋅exq'(x) = u'(e^x) \cdot e^x. (c) By the chain rule, r′(x)=−csc⁡2(u(x)⋅u′(x)r'(x) = -\csc^2(u(x) \cdot u'(x). (d) By the chain rule, s′(x)=u′(cot⁡(x))⋅(−csc⁡2(x))s'(x) = u'(\cot(x)) \cdot (-\csc^2(x)). (e) By the chain rule, a′(x)=u′(x4)⋅4x3a'(x) = u'(x^4) \cdot 4x^3. (f) By the chain rule, b′(x)=4(u(x))3⋅u′(x)b'(x) = 4(u(x))^3 \cdot u'(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.6절 · 46번
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