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

55문제 · 2 / 3쪽

21.OpenStax 1권 · 3.9절 · 21번우리말 번역

다음 연습문제에서 로그 미분법을 사용하여 dydx\frac{dy}{dx} 를 구하세요.

y=xcot⁡xy={x}^{\cot x}

영어 원문 보기

For the following exercises, use logarithmic differentiation to find dydx.\frac{dy}{dx}.

y=xcot⁡xy={x}^{\cot x}

답 쓰고 채점
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xcot⁡x⋅[−csc⁡2x⋅ln⁡x+cot⁡xx]{x}^{\cot x}\cdot \left[-{\csc }^{2}x\cdot \ln x+\frac{\cot x}{x}\right]

원본 교재 풀이(영어)

xcot⁡x⋅[−csc⁡2x⋅ln⁡x+cot⁡xx]{x}^{\cot x}\cdot \left[-{\csc }^{2}x\cdot \ln x+\frac{\cot x}{x}\right]

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 27번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
22.OpenStax 1권 · 3.9절 · 22번우리말 번역

다음 연습문제에서 로그 미분법을 사용하여 dydx\frac{dy}{dx} 를 구하세요.

y=x+11x2−43y=\frac{x+11}{\sqrt[3]{{x}^{2}-4}}

영어 원문 보기

For the following exercises, use logarithmic differentiation to find dydx.\frac{dy}{dx}.

y=x+11x2−43y=\frac{x+11}{\sqrt[3]{{x}^{2}-4}}

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 8번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
23.OpenStax 1권 · 3.9절 · 23번우리말 번역

다음 연습문제에서 로그 미분법을 사용하여 dydx\frac{dy}{dx} 를 구하세요.

y=x−1/2(x2+3)2/3(3x−4)4y={x}^{-1/2}{({x}^{2}+3)}^{2/3}{(3x-4)}^{4}

영어 원문 보기

For the following exercises, use logarithmic differentiation to find dydx.\frac{dy}{dx}.

y=x−1/2(x2+3)2/3(3x−4)4y={x}^{-1/2}{({x}^{2}+3)}^{2/3}{(3x-4)}^{4}

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

x−1/2(x2+3)2/3(3x−4)4⋅[−12x+4x3(x2+3)+123x−4]{x}^{-1/2}{({x}^{2}+3)}^{2/3}{(3x-4)}^{4}\cdot \left[\frac{-1}{2x}+\frac{4x}{3({x}^{2}+3)}+\frac{12}{3x-4}\right]

원본 교재 풀이(영어)

x−1/2(x2+3)2/3(3x−4)4⋅[−12x+4x3(x2+3)+123x−4]{x}^{-1/2}{({x}^{2}+3)}^{2/3}{(3x-4)}^{4}\cdot \left[\frac{-1}{2x}+\frac{4x}{3({x}^{2}+3)}+\frac{12}{3x-4}\right]

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 35번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
24.OpenStax 1권 · 3.9절 · 31번우리말 번역

[계산기 사용] 1960년 초부터 1964년 초까지 뉴욕시의 인플루엔자 환자 수는 다음 함수로 모델링된다.

N(t)=5.3e0.093t2−0.87t,(0≤t≤4)N(t)=5.3{e}^{0.093{t}^{2}-0.87t},(0\le t\le 4), 여기서 N(t)N(t) 는 환자 수(단위: 천 명)이고 t 는 연 단위로 측정하며, t=0t=0 은 1960년 초에 해당한다.

a. N(0)N(0) 과 N(4)N(4) 의 값을 구하는 과정을 보이세요. 이 값들이 뉴욕시의 이 질병에 대해 무엇을 나타내는지 간단히 설명하세요. b. N′(0){N}^{'}(0) 과 N′(3){N}^{'}(3) 의 값을 구하는 과정을 보이세요. 이 값들이 뉴욕시의 이 질병에 대해 무엇을 나타내는지 간단히 설명하세요.

영어 원문 보기

[T] The number of cases of influenza in New York City from the beginning of 1960 to the beginning of 1964 is modeled by the function

N(t)=5.3e0.093t2−0.87t,(0≤t≤4),N(t)=5.3{e}^{0.093{t}^{2}-0.87t},(0\le t\le 4), where N(t)N(t) gives the number of cases (in thousands) and t is measured in years, with t=0t=0 corresponding to the beginning of 1960.

a. Show work that evaluates N(0)N(0) and N(4).N(4). Briefly describe what these values indicate about the disease in New York City. b. Show work that evaluates N′(0){N}^{'}(0) and N′(3).{N}^{'}(3). Briefly describe what these values indicate about the disease in New York City.

정답·풀이 보기

a. 1960년 초에 뉴욕시의 이 질병 환자 수는 5.3천 명이었다. 1964년 초에 미국의 이 질병 환자 수는 약 723명이었다. b. 1960년 초에는 이 질병의 환자 수가 연간 −4.611-4.611 천 명의 비율로 감소하고 있었고, 1963년 초에는 이 질병의 환자 수가 연간 −0.2808-0.2808 천 명의 비율로 감소하고 있었다.

원본 교재 풀이(영어)

a. At the beginning of 1960 there were 5.3 thousand cases of the disease in New York City. At the beginning of 1964 there were approximately 723 cases of the disease in the United States. b. At the beginning of 1960 the number of cases of the disease was decreasing at rate of −4.611-4.611 thousand per year; at the beginning of 1963, the number of cases of the disease was decreasing at a rate of −0.2808-0.2808 thousand per year.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 33번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
25.OpenStax 1권 · 3.9절 · 33번우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터 프로그램이나 계산기를 이용하여 자료에 p=abtp=a{b}^{t} 꼴의 성장 곡선을 맞추세요.

영어 원문 보기

[T] Using a computer program or a calculator, fit a growth curve to the data of the form p=abt.p=a{b}^{t}.

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p=35741(1.045)tp=35741{(1.045)}^{t}

원본 교재 풀이(영어)

p=35741(1.045)tp=35741{(1.045)}^{t}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 23번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
26.CLP-1 · 2.7절 · 5번우리말 번역

f(x)=ex2xf(x)=\dfrac{e^{x}}{2x} 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of f(x)=ex2xf(x)=\dfrac{e^{x}}{2x} .

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몫의 미분법을 이용하면,

f′(x)=2xex−2ex4x2=ex(2x−2)4x2=(x−1)ex2x2\begin{aligned} f'(x)=\frac{2xe^x-2e^x}{4x^2}=\frac{e^x(2x-2)}{4x^2}=\frac{(x-1)e^x}{2x^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the quotient rule,

f′(x)=2xex−2ex4x2=ex(2x−2)4x2=(x−1)ex2x2\begin{aligned} f'(x)=\frac{2xe^x-2e^x}{4x^2}=\frac{e^x(2x-2)}{4x^2}=\frac{(x-1)e^x}{2x^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 7번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
27.CLP-1 · 2.7절 · 6번우리말 번역

f(x)=e2xf(x)=e^{2x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=e2xf(x)=e^{2x}.

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정답·풀이 보기

f′(x)=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2ddx{ex}ex=2exex=2(ex)2=2e2x\begin{aligned} f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{(e^x)^2\}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}e^x=2e^xe^x=2(e^{x})^2=2e^{2x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2ddx{ex}ex=2exex=2(ex)2=2e2x\begin{aligned} f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{(e^x)^2\}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}e^x=2e^xe^x=2(e^{x})^2=2e^{2x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 19번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
28.CLP-1 · 2.7절 · 7번우리말 번역

aa 가 상수일 때, f(x)=ea+xf(x)=e^{a+x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=ea+xf(x)=e^{a+x}, where aa is a constant.

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정답·풀이 보기

ea+x=eaexSince ea is just a constant,ddx{eaex}=eaddx{ex}=eaex=ea+x\begin{aligned} e^{a+x}&=e^ae^x \\ \text{Since $e^a$ is just a constant,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{a}e^{x}\}&=e^a\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}=e^ae^x=e^{a+x} \end{aligned}

So, f′(x)=f(x)=ea+xf'(x)=f(x)=e^{a+x}.

원본 교재 풀이(영어)

ea+x=eaexSince ea is just a constant,ddx{eaex}=eaddx{ex}=eaex=ea+x\begin{aligned} e^{a+x}&=e^ae^x \\ \text{Since $e^a$ is just a constant,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{a}e^{x}\}&=e^a\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}=e^ae^x=e^{a+x} \end{aligned}

So, f′(x)=f(x)=ea+xf'(x)=f(x)=e^{a+x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 6번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
29.CLP-1 · 2.7절 · 9번우리말 번역

e−xe^{-x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate e−xe^{-x}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

e−x=1exUsing the rule for differentiating the reciprocal:ddx{e−x}=−ex(ex)2=−1ex=−e−x\begin{aligned}e^{-x}&=\frac{1}{e^x} \\ \text{Using the rule for differentiating the reciprocal:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{-x}\}&=\frac{-e^x}{(e^x)^2}=\frac{-1}{e^x}=-e^{-x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

e−x=1exUsing the rule for differentiating the reciprocal:ddx{e−x}=−ex(ex)2=−1ex=−e−x\begin{aligned}e^{-x}&=\frac{1}{e^x} \\ \text{Using the rule for differentiating the reciprocal:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{-x}\}&=\frac{-e^x}{(e^x)^2}=\frac{-1}{e^x}=-e^{-x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 13번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
30.CLP-1 · 2.7절 · 11번우리말 번역

입자의 위치가 s(t)=t2ets(t)=t^2e^t 로 주어진다. 입자가 음의 방향으로 움직이는 때는 언제인지 구하세요.

영어 원문 보기

A particle's position is given by s(t)=t2et.s(t)=t^2e^t. When is the particle moving in the negative direction?

정답·풀이 보기

문제는 s′(t)s'(t) 가 음수가 되는 때를 묻고 있다. 따라서 먼저 미분한다. 곱의 미분법을 쓰면 다음과 같다.

s′(t)=et(t2+2t)=et⋅t(t+2)\begin{aligned} s'(t)&=e^t(t^2+2t)\\ &=e^t \cdot t(t+2) \end{aligned}

ete^t 는 항상 양수이므로, tt 와 2+t2+t 의 부호가 반대일 때 s′(t)s'(t) 가 음수이다. 이는 −2<t<0-2<t<0 일 때 성립한다.

원본 교재 풀이(영어)

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

s′(t)=et(t2+2t)=et⋅t(t+2)\begin{aligned} s'(t)&=e^t(t^2+2t)\\ &=e^t \cdot t(t+2) \end{aligned}

ete^t is always positive, so s′(t)s'(t) is negative when tt and 2+t2+t have opposite signs. This occurs when −2<t<0-2<t<0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 1번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
31.CLP-1 · 2.7절 · 13번우리말 번역

다음 함수 중 직선을 나타내는 것을 모두 고르세요. (a) y=e3log⁡x+1(b) 2y+5=e3+log⁡x(c) y=e2x+4(d) y=elog⁡x3e+log⁡2(a) ~y=e^{3\log x}+1 \qquad (b) ~2y+5=e^{3+\log x} \qquad (c)~y=e^{2x}+4\qquad (d)~y=e^{\log x}3^e+\log 2

영어 원문 보기

Which of the following functions describe a straight line? (a) y=e3log⁡x+1(b) 2y+5=e3+log⁡x(c) y=e2x+4(d) y=elog⁡x3e+log⁡2(a) ~y=e^{3\log x}+1 \qquad (b) ~2y+5=e^{3+\log x} \qquad (c)~y=e^{2x}+4\qquad (d)~y=e^{\log x}3^e+\log 2

정답·풀이 보기

상황을 더 잘 파악하기 위해 함수를 간단히 한다.

(aa): y=e3log⁡x+1=(elog⁡x)3+1=x3+1y=e^{3\log x}+1=\left(e^{\log x}\right)^3+1=x^3+1. 이것은 직선이 아니다.

(bb): 2y+5=e3+log⁡x=e3elog⁡x=e3x2y+5=e^{3+\log x}=e^3e^{\log x}=e^3x. e3e^3 은 상수이므로 2y+5=e3x2y+5=e^3x 는 직선이다.

(cc): 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′=ddx{e2x+4}=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2exex=2e2xy'=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x} +4\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{(e^x)^2\right\}=2e^xe^x=2e^{2x} 이다. 도함수가 상수가 아니므로 이 함수는 직선이 아니다.

(dd): y=elog⁡x3e+log⁡2=3e x+log⁡2y=e^{\log x}3^e+\log 2=3^e\,x+\log 2. 3e3^e 과 log⁡2\log 2 는 상수이므로 이것은 직선이다.

원본 교재 풀이(영어)

We simplify the functions to get a better idea of what's going on.

(aa): y=e3log⁡x+1=(elog⁡x)3+1=x3+1y=e^{3\log x}+1=\left(e^{\log x}\right)^3+1=x^3+1. This is not a line.

(bb): 2y+5=e3+log⁡x=e3elog⁡x=e3x2y+5=e^{3+\log x}=e^3e^{\log x}=e^3x. Since e3e^3 is a constant, 2y+5=e3x2y+5=e^3x is a line.

(cc): 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′=ddx{e2x+4}=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2exex=2e2xy'=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x} +4\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{(e^x)^2\right\}=2e^xe^x=2e^{2x}. Since the derivative isn't constant, the function isn't a line.

(dd): y=elog⁡x3e+log⁡2=3e x+log⁡2y=e^{\log x}3^e+\log 2=3^e\,x+\log 2. Since 3e3^e and log⁡2\log 2 are constants, this is a line.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 11번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산도전자동 분류
32.CLP-1 · 2.7절 · 14번우리말 번역

다음 함수가 미분가능하도록 상수 aa, bb 를 구하세요: f(x)={ax2+bx≤1exx>1f(x) =\left\{\begin{array}{ll} ax^2 + b & x \le 1\\ e^x & x > 1\end{array}\right.

영어 원문 보기

Find constants aa, bb so that the following function is differentiable: f(x)={ax2+bx≤1exx>1f(x) =\left\{\begin{array}{ll} ax^2 + b & x \le 1\\ e^x & x > 1\end{array}\right.

정답·풀이 보기

범위를 따로 정하지 않고 함수가 미분가능하다고 말할 때는 그 함수가 정의역 전체에서 미분가능하다는 뜻이다. 함수 f(x)f(x) 는 aa, bb 의 값에 관계없이 x≠1x \neq 1 에서 미분가능하다. 따라서 x=1x=1 에서도 미분가능하게 만드는 상수가 무엇인지만 찾으면 된다.

미분가능하려면 함수는 연속이어야 한다. 연속의 정의에 따르면 ff 가 x=1x=1 에서 연속이려면 lim⁡x→1f(x)=f(1)\displaystyle \lim_{x \to 1}f(x)=f(1) 이어야 한다. ff 의 정의로부터 f(1)=a+b=lim⁡x→1−f(x)f(1)=a+b=\displaystyle \lim_{x \to 1^-}f(x) 이므로 lim⁡x→1+f(x)=a+b\displaystyle \lim_{x\to 1^+}f(x)=a+b 이어야 한다. lim⁡x→1+f(x)=e1=e\displaystyle \lim_{x \to 1^+}f(x)=e^1=e 이므로 구체적으로 다음이 필요하다. e=a+b.e=a+b.

이제 x=1x=1 에서 ff 의 미분가능성을 생각하자. 다음 극한이 존재해야 한다:

lim⁡h→0f(1+h)−f(1)h특히 좌극한과 우극한이 모두 존재하고 서로 같아야 한다:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+f(1+h)−f(1)hh<0 이면 1+h<1 이므로 f(1+h)=a(1+h)2+b 이다. h>0 이면 1+h>1 이므로 f(1+h)=e1+h 이다. 이를 염두에 두고 좌극한과 우극한을 계산하기 시작한다:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0−[a(1+h)2+b]−[a+b]h=lim⁡h→0−ah2+2ahh=2alim⁡h→0+f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+e1+h−(a+b)h연속이 되도록 a+b 를 e 와 같다고 놓으면:=lim⁡h→0+e1+h−e1h=ddx{ex}∣x=1=e1=e\begin{aligned} \lim_{h \to 0} \frac{f(1+h)-f(1)}{h}& \\ \text{특히 좌극한과 우극한이 모두 존재하고 서로 같아야 한다:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h} \\ \text{$h<0$ 이면 $1+h<1$ 이므로 $f(1+h)=a(1+h)^2+b$ 이다. $h>0$ 이면 $1+h>1$ 이므로 $f(1+h)=e^{1+h}$ 이다. 이를 염두에 두고 좌극한과 우극한을 계산하기 시작한다:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^-}\frac{[a(1+h)^2+b]-[a+b]}{h}\\ &=\lim_{h \to 0^-}\frac{ah^2+2ah}{h}=2a\\ \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-(a+b)}{h} \\ \text{연속이 되도록 $a+b$ 를 $e$ 와 같다고 놓으면:} \\ &= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-e^1}{h}\\ &=\left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}\right|_{x=1}=e^1=e \end{aligned}

따라서 다음도 필요하다. 2a=e2a= e

그러므로 ff 가 미분가능하도록 하는 aa, bb 의 값은 a=b=e2a=b=\dfrac{e}{2} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

When we say a function is differentiable without specifying a range, we mean that it is differentiable over its domain. The function f(x)f(x) is differentiable when x≠1x \neq 1 for any values of aa and bb; it is up to us to figure out which constants make it differentiable when x=1x=1.

In order to be differentiable, a function must be continuous. The definition of continuity tells us that, for ff to be continuous at x=1x=1, we need lim⁡x→1f(x)=f(1)\displaystyle \lim_{x \to 1}f(x)=f(1). From the definition of ff, we see f(1)=a+b=lim⁡x→1−f(x)f(1)=a+b=\displaystyle \lim_{x \to 1^-}f(x), so we need lim⁡x→1+f(x)=a+b\displaystyle \lim_{x\to 1^+}f(x)=a+b. Since lim⁡x→1+f(x)=e1=e\displaystyle \lim_{x \to 1^+}f(x)=e^1=e, we specifically need e=a+b.e=a+b.

Now, let's consider differentiability of ff at x=1x=1. We need the following limit to exist:

lim⁡h→0f(1+h)−f(1)hIn particular, we need the one-sided limits to exist and be equal:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+f(1+h)−f(1)hIf 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:lim⁡h→0−f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0−[a(1+h)2+b]−[a+b]h=lim⁡h→0−ah2+2ahh=2alim⁡h→0+f(1+h)−f(1)h=lim⁡h→0+e1+h−(a+b)hSince we take a+b to be equal to e (to ensure continuity):=lim⁡h→0+e1+h−e1h=ddx{ex}∣x=1=e1=e\begin{aligned} \lim_{h \to 0} \frac{f(1+h)-f(1)}{h}& \\ \text{In particular, we need the one-sided limits to exist and be equal:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h} \\ \text{If $h<0$, then $1+h<1$, so $f(1+h)=a(1+h)^2+b$. If $h>0$, then $1+h>1$, so $f(1+h)=e^{1+h}$. With this in mind, we begin to evaluate the one-sided limits:} \\ \lim_{h \to 0^-}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^-}\frac{[a(1+h)^2+b]-[a+b]}{h}\\ &=\lim_{h \to 0^-}\frac{ah^2+2ah}{h}=2a\\ \lim_{h \to 0^+}\frac{f(1+h)-f(1)}{h}&= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-(a+b)}{h} \\ \text{Since we take $a+b$ to be equal to $e$ (to ensure continuity):} \\ &= \lim_{h \to 0^+}\frac{e^{1+h}-e^1}{h}\\ &=\left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}\right|_{x=1}=e^1=e \end{aligned}

So, we also need 2a=e2a= e

Therefore, the values of aa and bb that make ff differentiable are a=b=e2a=b=\dfrac{e}{2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 9번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산도전자동 분류
33.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
34.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
35.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
36.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
37.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
38.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
39.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
40.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