번지점프를 하는 사람의 높이 (피트 단위)가 시각 (초 단위)에 따라 변하는 모습이 다음 표에 일부 주어져 있다.
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(a) 주어진 자료를 이용하여 , , 를 어림하세요. 이 시각들 중 번지점프를 하는 사람이 가장 빠르게 올라가는 때는 언제인지 구하세요. (b) 주어진 자료와 (a)의 결과를 이용하여 를 어림하세요. (c) 의 값은 번지점프를 하는 사람의 어떤 물리량을 나타내는지 설명하세요. 그 단위는 무엇인지 구하세요. (d) 자료를 바탕으로, 함수 가 위로 볼록한 시간 구간은 대략 어디인지 구하세요. 이 시간 구간에서 번지점프를 하는 사람의 속도는 어떻게 변하는지 설명하세요.
영어 원문 보기
A bungee jumper's height (in feet ) at time (in seconds) is given in part by the table:
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(a) Use the given data to estimate , , and . At which of these times is the bungee jumper rising most rapidly? (b) Use the given data and your work in (a) to estimate . (c) What physical property of the bungee jumper does the value of measure? What are its units? (d) Based on the data, on what approximate time intervals is the function concave down? What is happening to the velocity of the bungee jumper on these time intervals?
정답·풀이 보기
(a) 요청된 미분계수를 어림하기 위해 중심차분을 사용한다. 따라서 번지점프를 하는 사람은 일 때 약 피트/초의 속도로 가장 빠르게 올라간다. (b) 다시 중심차분을 사용하여 이번에는 를 어림한다. 다음을 보면 이다. (c) 는 일 때 번지점프를 하는 사람의 가속도를 나타낸다. 따라서 일 때 그 사람의 가속도는 약 피트/초²임을 알 수 있다. 이는 점프하는 사람의 속도의 순간변화율을 나타낸다. (d) 번지점프를 하는 사람의 위치 함수는 대략 구간 , 에서 위로 볼록하다. 이는 엑셀 같은 프로그램으로 자료를 그래프로 나타내면 가장 쉽게 확인할 수 있다. 이 시간 구간에서는 점프하는 사람의 속도가 감소한다. 즉, 속도가 양수이면서 덜 양수가 되거나, 음수이면서 더 음수가 된다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) We will use central differences to estimate the requested derivatives. Thus, The bungee jumper is rising most rapidly at , at a rate of about feet per second. (b) We again use a central difference, this time to estimate . Observe that (c) measures the acceleration of the bungee jumper at . Thus we know that the person's acceleration at is about feet per second per second. This measures the instantaneous rate of change of the jumper's velocity. (d) The bungee jumper's position function is concave down on approximately the intervals , . This is easiest to see if we plot the data using a program like Excel. On these time intervals, the velocity of the jumper is decreasing: either the velocity is positive and getting less positive, or negative and getting more negative.