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

1문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 4.7절 · 17번우리말 풀이

물에 빠진 사람에게 닿을 때까지 걸리는 전체 시간을, 수영하는 각 θ\theta 의 함수로 나타내는 식을 구하세요.

영어 원문 보기

Find a function that measures the total amount of time it takes to reach the drowning person as a function of the swim angle, θ.\theta .

풀이 보기

전체 시간은 (달리는 시간)+(헤엄치는 시간)이고, 각각 거리를 속력으로 나눈 값이에요.

  1. 1

    왜 이렇게 할까요? 최적화 문제는 먼저 구하려는 양(여기서는 시간 TT)을 하나의 변수(θ\theta)로 나타내는 데서 시작해요.

  2. 2

    기본 관계를 떠올려요. 일정한 속력으로 움직이면 시간=거리속력\text{시간}=\frac{\text{거리}}{\text{속력}} 이에요.

  3. 3

    두 구간으로 나눠요. 전체 시간은 T(θ)=(달리는 거리)(달리는 속력)+(헤엄치는 거리)(헤엄치는 속력)T(\theta)=\frac{(\text{달리는 거리})}{(\text{달리는 속력})}+\frac{(\text{헤엄치는 거리})}{(\text{헤엄치는 속력})} 이에요. 이 문제의 원본 답에서 첫 항 40θ3v\frac{40\theta}{3v} 는 달리는 시간, 둘째 항 40cos⁡θv\frac{40\cos\theta}{v} 는 헤엄치는 시간에 해당해요.

  4. 4

    각 θ\theta 로 거리를 나타내요. (원문 앞 문제의 상황: 지름 40 m40\,\text{m} 인 원 모양 수영장 가장자리의 점 AA 에 있는 구조원이, 지름의 반대쪽 끝 CC 에 있는 사람에게 가요. 헤엄치는 속력은 vv, 수영장 가장자리를 달리는 속력은 3v3v 예요.) 구조원이 지름 ACAC 와 각 θ\theta 를 이루는 방향으로 헤엄쳐 가장자리의 점 BB 에 닿은 뒤, 나머지는 가장자리를 따라 달린다고 해요.

    • 헤엄치는 거리: 지름 위의 원주각 ∠ABC=90∘\angle ABC=90^\circ 이므로 삼각형 ABCABC 는 직각삼각형이고 AB=ACcos⁡θ=40cos⁡θAB=AC\cos\theta=40\cos\theta 예요.
    • 달리는 거리: 원주각 ∠BAC=θ\angle BAC=\theta 에 대한 중심각은 2θ2\theta 이므로, 반지름 2020 인 원에서 호 BCBC 의 길이는 20⋅2θ=40θ20\cdot2\theta=40\theta 예요.

    각 거리를 속력으로 나누면 헤엄치는 시간은 40cos⁡θv\dfrac{40\cos\theta}{v}, 달리는 시간은 40θ3v\dfrac{40\theta}{3v} 예요.

  5. 5

    식을 완성해요. T(θ)=40θ3v+40cos⁡θvT(\theta)=\frac{40\theta}{3v}+\frac{40\cos\theta}{v} 이 식을 θ\theta 로 미분해 00 이 되는 곳을 찾으면 시간이 가장 짧은 각을 구할 수 있어요.

답

T(θ)=40θ3v+40cos⁡θvT(\theta)=\dfrac{40\theta}{3v}+\dfrac{40\cos\theta}{v}

자주 하는 실수

거리와 속력을 거꾸로 나누거나, 달리는 속력과 헤엄치는 속력을 바꿔 써요.

원본 교재 풀이(영어)

T(θ)=40θ3v+40cos⁡θvT(\theta )=\frac{40\theta }{3v}+\frac{40\cos \theta }{v}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 25번