유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
3문제 · 1 / 1쪽
1.CLP-1 · 2.7절 · 13번우리말 번역
다음 함수 중 직선을 나타내는 것을 모두 고르세요.
(a)y=e3logx+1(b)2y+5=e3+logx(c)y=e2x+4(d)y=elogx3e+log2
영어 원문 보기
Which of the following functions describe a straight line?
(a)y=e3logx+1(b)2y+5=e3+logx(c)y=e2x+4(d)y=elogx3e+log2
정답·풀이 보기
상황을 더 잘 파악하기 위해 함수를 간단히 한다.
(a): y=e3logx+1=(elogx)3+1=x3+1. 이것은 직선이 아니다.
(b): 2y+5=e3+logx=e3elogx=e3x. e3 은 상수이므로 2y+5=e3x 는 직선이다.
(c): 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′=dxd{e2x+4}=dxd{e2x}=dxd{(ex)2}=2exex=2e2x 이다. 도함수가 상수가 아니므로 이 함수는 직선이 아니다.
(d): y=elogx3e+log2=3ex+log2. 3e 과 log2 는 상수이므로 이것은 직선이다.
원본 교재 풀이(영어)
We simplify the functions to get a better idea of what's going on.
(a): y=e3logx+1=(elogx)3+1=x3+1. This is not a line.
(b): 2y+5=e3+logx=e3elogx=e3x. Since e3 is a constant, 2y+5=e3x is a line.
(c): 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′=dxd{e2x+4}=dxd{e2x}=dxd{(ex)2}=2exex=2e2x. Since the derivative isn't constant, the function isn't a line.
(d): y=elogx3e+log2=3ex+log2. Since 3e and log2 are constants, this is a line.
다음 함수가 미분가능하도록 상수 a, b 를 구하세요:
f(x)={ax2+bexx≤1x>1
영어 원문 보기
Find constants a, b so that the following function is differentiable:
f(x)={ax2+bexx≤1x>1
정답·풀이 보기
범위를 따로 정하지 않고 함수가 미분가능하다고 말할 때는 그 함수가 정의역 전체에서 미분가능하다는 뜻이다. 함수 f(x) 는 a, b 의 값에 관계없이 x=1 에서 미분가능하다. 따라서 x=1 에서도 미분가능하게 만드는 상수가 무엇인지만 찾으면 된다.
미분가능하려면 함수는 연속이어야 한다. 연속의 정의에 따르면 f 가 x=1 에서 연속이려면 x→1limf(x)=f(1) 이어야 한다. f 의 정의로부터 f(1)=a+b=x→1−limf(x) 이므로 x→1+limf(x)=a+b 이어야 한다. x→1+limf(x)=e1=e 이므로 구체적으로 다음이 필요하다.
e=a+b.
When we say a function is differentiable without specifying a range, we mean that it is differentiable over its domain. The function f(x) is differentiable when x=1 for any values of a and b; it is up to us to figure out which constants make it differentiable when x=1.
In order to be differentiable, a function must be continuous. The definition of continuity tells us that, for f to be continuous at x=1, we need x→1limf(x)=f(1). From the definition of f, we see f(1)=a+b=x→1−limf(x), so we need x→1+limf(x)=a+b. Since x→1+limf(x)=e1=e, we specifically need
e=a+b.
Now, let's consider differentiability of f at x=1. We need the following limit to exist:
h→0limhf(1+h)−f(1)In particular, we need the one-sided limits to exist and be equal:h→0−limhf(1+h)−f(1)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)=e1+h. With this in mind, we begin to evaluate the one-sided limits:h→0−limhf(1+h)−f(1)h→0+limhf(1+h)−f(1)Since we take a+b to be equal to e (to ensure continuity):=h→0+limhf(1+h)−f(1)=h→0−limh[a(1+h)2+b]−[a+b]=h→0−limhah2+2ah=2a=h→0+limhe1+h−(a+b)=h→0+limhe1+h−e1=dxd{ex}x=1=e1=e
So, we also need
2a=e
Therefore, the values of a and b that make f differentiable are a=b=2e.
f(x) 를 치역이 양수만으로 이루어진 함수라 하자. 곡선 y=f(x) 와 y=log(f(x)) 가 같은 x 의 값에서 수평인 접선을 가짐을 보이세요.
영어 원문 보기
Let f(x) be a function whose range includes only positive numbers. Show that the curves y=f(x) and y=log(f(x)) have horizontal tangent lines at the same values of x.
정답·풀이 보기
g(x):=log(f(x)) 라 하자. g′(x)=f(x)f′(x) 임에 주목한다.
두 곡선이 같은 x 의 값에서 수평인 접선을 가짐을 보이기 위해 두 가지를 보일 것이다. 첫째, f(x) 가 어떤 x 의 값에서 수평인 접선을 가지면 g(x) 도 그 x 의 값에서 수평인 접선을 가진다.
둘째, g(x) 가 어떤 x 의 값에서 수평인 접선을 가지면 f(x) 도 그 x 의 값에서 수평인 접선을 가진다.
어떤 점 x0 에 대해 x=x0 에서 f(x) 가 수평인 접선을 가진다고 하자. 이는 f′(x0)=0 임을 뜻한다. 그러면 g′(x0)=f(x0)f′(x0) 이다. f(x0)=0 이므로 f(x0)f′(x0)=f(x0)0=0 이고, 따라서 x=x0 에서 g(x) 도 수평인 접선을 가진다. 이로써 f 가 수평인 접선을 가질 때마다 g 도 수평인 접선을 가짐을 보였다.
이제 어떤 점 x0 에 대해 x=x0 에서 g(x) 가 수평인 접선을 가진다고 하자. 이는 g′(x0)=0 임을 뜻한다. 그러면 g′(x0)=f(x0)f′(x0)=0 이므로
f′(x0) 이 존재하고 0 과 같다.
따라서 x=x0 에서 f(x) 도 수평인 접선을 가진다. 이로써 g 가 수평인 접선을 가질 때마다 f 도 수평인 접선을 가짐을 보였다.
참고: f(x) 가 양수만을 값으로 가진다는 조건이 주어지지 않았다면, f(x) 와 log(f(x)) 가 같은 x 의 값에서 수평인 접선을 가진다는 것이 반드시 참인 것은 아니다. f(x) 가 음수인 x 의 값에서 f(x) 가 수평인 접선을 가진다면, 그곳에서 log(f(x)) 는 존재하지 않으므로 수평인 접선을 가질 수도 없다.
원본 교재 풀이(영어)
Let g(x):=log(f(x)). Notice g′(x)=f(x)f′(x).
In order to show that the two curves have horizontal tangent lines at the same values of x, we will show two things: first, that if f(x) has a horizontal tangent line at some
value of x, then also g(x) has a horizontal tangent line at that value of x.
Second, we will show that if g(x) has a horizontal tangent line at some
value of x, then also f(x) has a horizontal tangent line at that value of x.
Suppose f(x) has a horizontal tangent line where x=x0 for some point x0. This means f′(x0)=0. Then g′(x0)=f(x0)f′(x0). Since f(x0)=0, f(x0)f′(x0)=f(x0)0=0, so g(x) also has a horizontal tangent line when x=x0. This shows that whenever f has a horizontal tangent line, g has one too.
Now suppose g(x) has a horizontal tangent line where x=x0 for some point x0. This means g′(x0)=0. Then g′(x0)=f(x0)f′(x0)=0,
so f′(x0) exists and is equal to zero.
Therefore, f(x) also has a horizontal tangent line when x=x0. This shows that whenever g has a horizontal tangent line, f has one too.
Remark: if we were not told that f(x) gives only positive numbers, it would not necessarily be true that f(x) and log(f(x)) have horizontal tangent lines at the same values of x. If f(x) had a horizontal tangent line at an x-value where f(x) were negative, then log(f(x)) would not exist there, let alone have a horizontal tangent line.