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

59문제 · 3 / 3쪽

41.APEX · 2.6절 · 40번우리말 번역

연습문제 37–42에서 로그미분법을 이용하여 dydx\displaystyle \frac{dy}{dx} 를 구한 다음, 주어진 xx 의 값에서 접선의 방정식을 구하세요.

y=xsin⁡(x)+2\displaystyle y=x^{\sin (x)+2}, x=π/2x=\pi/2

영어 원문 보기

In Exercises 37–42, use logarithmic differentiation to find dydx\displaystyle \frac{dy}{dx}, then find the equation of the tangent line at the indicated xx–value.

y=xsin⁡(x)+2\displaystyle y=x^{\sin (x)+2}, x=π/2x=\pi/2

정답·풀이 보기

y′=xsin⁡(x)+2(cos⁡xln⁡x+sin⁡x+2x)y'= x^{\sin (x)+2}\big(\cos x\ln x+\frac{\sin x+2}{x}\big)

접선: y=(3π2/4)(x−π/2)+(π/2)3y = (3\pi^2/4)(x-\pi/2)+(\pi/2)^3

원본 교재 풀이(영어)

y′=xsin⁡(x)+2(cos⁡xln⁡x+sin⁡x+2x)y'= x^{\sin (x)+2}\big(\cos x\ln x+\frac{\sin x+2}{x}\big)

Tangent line: y=(3π2/4)(x−π/2)+(π/2)3y = (3\pi^2/4)(x-\pi/2)+(\pi/2)^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 7번
# 음함수의 미분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
42.APEX · 2.6절 · 41번우리말 번역

연습문제 37–42에서 로그미분법을 이용하여 dydx\displaystyle \frac{dy}{dx} 를 구한 다음, 주어진 xx 의 값에서 접선의 방정식을 구하세요.

y=x+1x+2\displaystyle y=\frac{x+1}{x+2}, x=1x=1

영어 원문 보기

In Exercises 37–42, use logarithmic differentiation to find dydx\displaystyle \frac{dy}{dx}, then find the equation of the tangent line at the indicated xx–value.

y=x+1x+2\displaystyle y=\frac{x+1}{x+2}, x=1x=1

정답·풀이 보기

y′=x+1x+2(1x+1−1x+2)y'= \frac{x+1}{x+2}\big(\frac1{x+1}-\frac1{x+2}\big)

접선: y=1/9(x−1)+2/3y = 1/9(x-1)+2/3

원본 교재 풀이(영어)

y′=x+1x+2(1x+1−1x+2)y'= \frac{x+1}{x+2}\big(\frac1{x+1}-\frac1{x+2}\big)

Tangent line: y=1/9(x−1)+2/3y = 1/9(x-1)+2/3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 12번
# 음함수의 미분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
43.APEX · 2.6절 · 42번우리말 번역

연습문제 37–42에서 로그미분법을 이용하여 dydx\displaystyle \frac{dy}{dx} 를 구한 다음, 주어진 xx 의 값에서 접선의 방정식을 구하세요.

y=(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)\displaystyle y=\frac{(x+1)(x+2)}{(x+3)(x+4)}, x=0x=0

영어 원문 보기

In Exercises 37–42, use logarithmic differentiation to find dydx\displaystyle \frac{dy}{dx}, then find the equation of the tangent line at the indicated xx–value.

y=(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)\displaystyle y=\frac{(x+1)(x+2)}{(x+3)(x+4)}, x=0x=0

정답·풀이 보기

y′=(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)(1x+1+1x+2−1x+3−1x+4)y'= \frac{(x+1)(x+2)}{(x+3)(x+4)}\big(\frac1{x+1}+\frac1{x+2}-\frac1{x+3}-\frac1{x+4}\big)

접선: y=11/72x+1/6y = 11/72x+1/6

원본 교재 풀이(영어)

y′=(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)(1x+1+1x+2−1x+3−1x+4)y'= \frac{(x+1)(x+2)}{(x+3)(x+4)}\big(\frac1{x+1}+\frac1{x+2}-\frac1{x+3}-\frac1{x+4}\big)

Tangent line: y=11/72x+1/6y = 11/72x+1/6

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 2.6절 · 2번
# 음함수의 미분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
44.CLP-1 · 2.11절 · 1번우리말 번역

x2+y2=1x^2+y^2=1 을 음함수 미분하면 2x+2yy′=02x+2yy'=0 이라는 식을 얻는다. y2y^2 을 미분하여 2yy′2yy' 을 얻는 단계에서 아래의 법칙 중 어느 것(들)을 사용했나요?

(a) 거듭제곱의 미분법 (b) 연쇄 법칙 (c) 몫의 미분법 (d) 지수함수의 도함수

영어 원문 보기

If we implicitly differentiate x2+y2=1x^2+y^2=1, we get the equation 2x+2yy′=02x+2yy'=0. In the step where we differentiate y2y^2 to obtain 2yy′2yy', which rule(s) below are we using?

(a) power rule (b) chain rule (c) quotient rule (d) derivatives of exponential functions

정답·풀이 보기

거듭제곱의 미분법 (a)과 연쇄 법칙 (b)을 사용한다. 거듭제곱의 미분법에 따라 지수 2를 앞으로 내리고, 연쇄 법칙에 따라 y′y' 을 곱한다.

여기에는 분수식이 없으므로 몫의 미분법은 필요하지 않다. 지수함수는 (constant)function(\text{constant})^{\text{function}} 꼴이지만, 주어진 함수는 (function)constant(\text{function})^{\text{constant}} 꼴이므로 (d)는 사용하지 않았다.

원본 교재 풀이(영어)

We use the power rule (a) and the chain rule (b): the power rule tells us to “bring down the 2", and the chain rule tells us to multiply by y′y'.

There is no need for the quotient rule here, as there are no quotients. Exponential functions have the form (constant)function(\text{constant})^{\text{function}}, but our function has the form (function)constant(\text{function})^{\text{constant}}, so we did not use (d).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 2번
# 음함수의 미분법계산기본자동 분류
45.CLP-1 · 2.11절 · 4번우리말 번역

xy+ex+ey=1xy + e^x + e^y = 1 일 때, dydx\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 를 구하세요.

영어 원문 보기

Find dydx\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} if xy+ex+ey=1xy + e^x + e^y = 1.

정답·풀이 보기

yy 는 xx 의 함수임을 기억하자. 먼저 음함수 미분을 한다.

xy+ex+ey=1y+xdydx+ex+eydydx=0이제, dydx 에 대해 푼다.xdydx+eydydx=−(ex+y)(x+ey)dydx=−(ex+y)dydx=−ex+yey+x\begin{aligned} xy + e^x + e^y &= 1\\ y+x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^x+e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{이제, $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 에 대해 푼다.} \\ x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-(e^x+y)\\ (x+e^y)\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-(e^x+y)\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{e^x+y}{e^y+x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Remember that yy is a function of xx. We begin with implicit differentiation.

xy+ex+ey=1y+xdydx+ex+eydydx=0Now, we solve for dydx.xdydx+eydydx=−(ex+y)(x+ey)dydx=−(ex+y)dydx=−ex+yey+x\begin{aligned} xy + e^x + e^y &= 1\\ y+x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^x+e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{Now, we solve for $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$.} \\ x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-(e^x+y)\\ (x+e^y)\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-(e^x+y)\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{e^x+y}{e^y+x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 12번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
46.CLP-1 · 2.11절 · 5번우리말 번역

ey=xy2+xe^y=xy^2+x 일 때, dydx\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 를 구하세요.

영어 원문 보기

If ey=xy2+xe^y=xy^2+x, compute dydx\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}.

정답·풀이 보기

등식의 양변을 xx 에 대해 미분한다.

eydydx=x⋅2ydydx+y2+1이제, 도함수를 한쪽으로 모아 푼다.eydydx−2xydydx=y2+1dydx(ey−2xy)=y2+1dydx=y2+1ey−2xy\begin{aligned} e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=x\cdot2y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+y^2+1 \\ \text{이제, 도함수를 한쪽으로 모아 푼다.} \\ e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}-2xy\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=y^2+1\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\left(e^y-2xy\right)&=y^2+1\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=\frac{y^2+1}{e^y-2xy} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Differentiate both sides of the equation with respect to xx:

eydydx=x⋅2ydydx+y2+1Now, get the derivative on one side and solveeydydx−2xydydx=y2+1dydx(ey−2xy)=y2+1dydx=y2+1ey−2xy\begin{aligned} e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=x\cdot2y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+y^2+1 \\ \text{Now, get the derivative on one side and solve} \\ e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}-2xy\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=y^2+1\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\left(e^y-2xy\right)&=y^2+1\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=\frac{y^2+1}{e^y-2xy} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 11번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
47.CLP-1 · 2.11절 · 6번우리말 번역

x2tan⁡(πy/4)+2xlog⁡(y)=16x^2\tan(\pi y/4)+2x\log(y) = 16 일 때, y=1y=1 인 점에서 y′y' 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

If x2tan⁡(πy/4)+2xlog⁡(y)=16x^2\tan(\pi y/4)+2x\log(y) = 16, then find y′y' at the points where y=1y=1.

정답·풀이 보기
  • 먼저 y=1y=1 일 때의 xx 좌표를 구한다.

x2tan⁡(π4)+2xlog⁡(1)=16x2⋅1+2x⋅0=16x2=16\begin{aligned} x^2\tan\left(\frac{\pi}{4}\right)+2x\log(1) &= 16 \\ x^2\cdot 1 +2x\cdot 0 &=16\\ x^2 &= 16\\ \end{aligned}

따라서 x=±4x=\pm 4 이다.

  • 이제 음함수 미분을 이용하여 y′y' 을 x,yx,y 로 나타낸다.

x2tan⁡(πy/4)+2xlog⁡(y)=162xtan⁡(πy/4)+x2π4sec⁡2(πy/4)⋅y′+2log⁡(y)+2xy⋅y′=0 .\begin{aligned} x^2\tan(\pi y/4)+2x\log(y) &= 16\\ 2x\tan(\pi y/4) + x^2 \frac{\pi}{4}\sec^2(\pi y/4)\cdot y' + 2\log(y) + \frac{2x}{y} \cdot y' &= 0\,.\\ \end{aligned}

  • 이제 y=1y=1 을 대입하고 tan⁡(π/4)=1 ,sec⁡(π/4)=2\tan(\pi/4)=1\,, \sec(\pi/4)=\sqrt{2} 를 이용하면 다음을 얻는다.

2xtan⁡(π/4)+x2π4sec⁡2(π/4)y′+2log⁡(1)+2x⋅y′=02x+π2x2y′+2xy′=0y′=−2xx2π/2+2x=−4πx+4\begin{aligned} 2x\tan(\pi/4) + x^2 \frac{\pi}{4} \sec^2(\pi/4)y' + 2\log(1) + 2x\cdot y' &= 0\\ 2x + \frac{\pi}{2} x^2 y' +2x y' &= 0 \\ y' = -\frac{2x}{x^2 \pi/2 + 2x} &= -\frac{4}{\pi x + 4} \\ \end{aligned}

  • 따라서 (x,y)=(4,1)(x,y)=(4,1) 에서 y′=−44π+4=−1π+1y' = -\dfrac{4}{4\pi+4} = -\dfrac{1}{\pi + 1} 이다.
  • 그리고 (x,y)=(−4,1)(x,y)=(-4,1) 에서 y′=1π−1y' = \dfrac{1}{\pi-1} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • First we find the xx-coordinates where y=1y=1.

x2tan⁡(π4)+2xlog⁡(1)=16x2⋅1+2x⋅0=16x2=16\begin{aligned} x^2\tan\left(\frac{\pi}{4}\right)+2x\log(1) &= 16 \\ x^2\cdot 1 +2x\cdot 0 &=16\\ x^2 &= 16\\ \end{aligned}

So x=±4x=\pm 4.

  • Now we use implicit differentiation to get y′y' in terms of x,yx,y:

x2tan⁡(πy/4)+2xlog⁡(y)=162xtan⁡(πy/4)+x2π4sec⁡2(πy/4)⋅y′+2log⁡(y)+2xy⋅y′=0 .\begin{aligned} x^2\tan(\pi y/4)+2x\log(y) &= 16\\ 2x\tan(\pi y/4) + x^2 \frac{\pi}{4}\sec^2(\pi y/4)\cdot y' + 2\log(y) + \frac{2x}{y} \cdot y' &= 0\,.\\ \end{aligned}

  • Now set y=1y=1 and use tan⁡(π/4)=1 ,sec⁡(π/4)=2\tan(\pi/4)=1\,, \sec(\pi/4)=\sqrt{2} to get

2xtan⁡(π/4)+x2π4sec⁡2(π/4)y′+2log⁡(1)+2x⋅y′=02x+π2x2y′+2xy′=0y′=−2xx2π/2+2x=−4πx+4\begin{aligned} 2x\tan(\pi/4) + x^2 \frac{\pi}{4} \sec^2(\pi/4)y' + 2\log(1) + 2x\cdot y' &= 0\\ 2x + \frac{\pi}{2} x^2 y' +2x y' &= 0 \\ y' = -\frac{2x}{x^2 \pi/2 + 2x} &= -\frac{4}{\pi x + 4} \\ \end{aligned}

  • So at (x,y)=(4,1)(x,y)=(4,1) we have y′=−44π+4=−1π+1y' = -\dfrac{4}{4\pi+4} = -\dfrac{1}{\pi + 1}
  • and at (x,y)=(−4,1)(x,y)=(-4,1) we have y′=1π−1y' = \dfrac{1}{\pi-1}
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 10번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
48.CLP-1 · 2.11절 · 7번우리말 번역

x3+y4=cos⁡(x2+y)x^3+y^4 = \cos(x^2+y) 일 때, dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 를 구하세요.

영어 원문 보기

If x3+y4=cos⁡(x2+y)x^3+y^4 = \cos(x^2+y) compute dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

등식을 미분하여 푼다.

3x2+4y3dydx=−sin⁡(x2+y)⋅(2x+dydx)dydx=−2xsin⁡(x2+y)+3x24y3+sin⁡(x2+y)\begin{aligned} 3x^2 + 4y^3 \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= -\sin(x^2+y) \cdot\left(2x + \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\right) \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= -\frac{2x\sin(x^2+y)+3x^2}{4y^3+\sin(x^2+y)} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Differentiate the equation and solve:

3x2+4y3dydx=−sin⁡(x2+y)⋅(2x+dydx)dydx=−2xsin⁡(x2+y)+3x24y3+sin⁡(x2+y)\begin{aligned} 3x^2 + 4y^3 \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= -\sin(x^2+y) \cdot\left(2x + \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\right) \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= -\frac{2x\sin(x^2+y)+3x^2}{4y^3+\sin(x^2+y)} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.8절 · 28번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
49.CLP-1 · 2.11절 · 8번우리말 번역

x2ey+4xcos⁡(y)=5x^2e^y + 4x\cos(y) = 5 이면, y=0y=0 인 점에서 y′y' 을 구하세요.

영어 원문 보기

If x2ey+4xcos⁡(y)=5x^2e^y + 4x\cos(y) = 5, then find y′y' at the points where y=0y=0.

정답·풀이 보기
  • 먼저 y=0y=0 인 xx 좌표를 구한다.

x2e0+4xcos⁡(0)=5x2+4x−5=0(x+5)(x−1)=0\begin{aligned} x^2e^0+4x\cos(0) &= 5 \\ x^2 +4x - 5 &=0\\ (x+5)(x-1)&=0 \end{aligned}

따라서 x=1,−5x=1,-5 이다.

  • 이제 음함수 미분을 이용하여 y′y' 을 x,yx,y 로 나타내면 다음과 같다.

x2ey+4xcos⁡(y)=5양변을 미분x2⋅ey⋅y′+2xey+4x(−sin⁡(y))⋅y′+4cos⁡(y)=0\begin{aligned} x^2e^y+4x\cos(y) &= 5 & \text{양변을 미분} \\ x^2 \cdot e^y \cdot y' + 2x e^y + 4x(-\sin(y)) \cdot y' + 4\cos(y) &= 0 \end{aligned}

  • 이제 y=0y=0 을 대입하면

x2⋅e0⋅y′+2xe0+4x(−sin⁡(0))⋅y′+4cos⁡(0)=0x2y′+2x+4=0y′=−4+2xx2.\begin{aligned} x^2 \cdot e^0 \cdot y' + 2x e^0 + 4x(-\sin(0)) \cdot y' + 4\cos(0) &= 0 \\ x^2y' + 2x + 4 &=0 \\ y' &= - \frac{4+2x}{x^2}. \end{aligned}

  • 따라서 (x,y)=(1,0)(x,y)=(1,0) 에서 y′=−6y' = -6 이고,
  • (x,y)=(−5,0)(x,y)=(-5,0) 에서 y′=625y' = \frac{6}{25} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • First we find the xx-coordinates where y=0y=0.

x2e0+4xcos⁡(0)=5x2+4x−5=0(x+5)(x−1)=0\begin{aligned} x^2e^0+4x\cos(0) &= 5 \\ x^2 +4x - 5 &=0\\ (x+5)(x-1)&=0 \end{aligned}

So x=1,−5x=1,-5.

  • Now we use implicit differentiation to get y′y' in terms of x,yx,y:

x2ey+4xcos⁡(y)=5differentiate both sidesx2⋅ey⋅y′+2xey+4x(−sin⁡(y))⋅y′+4cos⁡(y)=0\begin{aligned} x^2e^y+4x\cos(y) &= 5 & \text{differentiate both sides} \\ x^2 \cdot e^y \cdot y' + 2x e^y + 4x(-\sin(y)) \cdot y' + 4\cos(y) &= 0 \end{aligned}

  • Now set y=0y=0 to get

x2⋅e0⋅y′+2xe0+4x(−sin⁡(0))⋅y′+4cos⁡(0)=0x2y′+2x+4=0y′=−4+2xx2.\begin{aligned} x^2 \cdot e^0 \cdot y' + 2x e^0 + 4x(-\sin(0)) \cdot y' + 4\cos(0) &= 0 \\ x^2y' + 2x + 4 &=0 \\ y' &= - \frac{4+2x}{x^2}. \end{aligned}

  • So at (x,y)=(1,0)(x,y)=(1,0) we have y′=−6y' = -6,
  • and at (x,y)=(−5,0)(x,y)=(-5,0) we have y′=625y' = \frac{6}{25}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 9번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
50.CLP-1 · 2.11절 · 9번우리말 번역

x2+y2=sin⁡(x+y)x^2+y^2 = \sin(x+y) 일 때 dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 를 구하세요.

영어 원문 보기

If x2+y2=sin⁡(x+y)x^2+y^2 = \sin(x+y) compute dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}.

정답·풀이 보기

방정식을 미분하여 푼다.

2x+2ydydx=cos⁡(x+y)⋅(1+dydx)dydx=cos⁡(x+y)−2x2y−cos⁡(x+y)\begin{aligned} 2x + 2y \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= \cos(x+y) \cdot\left(1 + \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\right) \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= \frac{\cos(x+y)-2x}{2y-\cos(x+y)} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Differentiate the equation and solve:

2x+2ydydx=cos⁡(x+y)⋅(1+dydx)dydx=cos⁡(x+y)−2x2y−cos⁡(x+y)\begin{aligned} 2x + 2y \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= \cos(x+y) \cdot\left(1 + \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\right) \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} &= \frac{\cos(x+y)-2x}{2y-\cos(x+y)} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 2.6절 · 26번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
51.CLP-1 · 2.11절 · 10번우리말 번역

x2cos⁡(y)+2xey=8x^2\cos(y)+2xe^y = 8 이면, y=0y=0 인 점에서 y′y' 을 구하세요.

영어 원문 보기

If x2cos⁡(y)+2xey=8x^2\cos(y)+2xe^y = 8, then find y′y' at the points where y=0y=0.

정답·풀이 보기
  • 먼저 y=0y=0 인 xx 좌표를 구한다.

x2cos⁡(0)+2xe0=8x2+2x−8=0(x+4)(x−2)=0\begin{aligned} x^2\cos(0)+2xe^0 &= 8 \\ x^2 +2x - 8 &=0\\ (x+4)(x-2)&=0 \end{aligned}

따라서 x=2,−4x=2,-4 이다.

  • 이제 음함수 미분을 이용하여 y′y' 을 x,yx,y 로 나타내면 다음과 같다.

x2cos⁡(y)+2xey=8양변을 미분x2⋅(−sin⁡y)⋅y′+2xcos⁡y+2xey⋅y′+2ey=0\begin{aligned} x^2\cos(y)+2xe^y &= 8 & \text{양변을 미분} \\ x^2 \cdot (-\sin y) \cdot y' + 2x \cos y + 2xe^y \cdot y' + 2e^y &= 0 \end{aligned}

  • 이제 y=0y=0 을 대입하면

x2⋅(−sin⁡0)⋅y′+2xcos⁡0+2xe0⋅y′+2e0=00+2x+2xy′+2=0y′=−2+2x2x=−1+xx\begin{aligned} x^2 \cdot (-\sin 0) \cdot y' + 2x \cos 0 + 2xe^0 \cdot y' + 2e^0 &= 0 \\ 0 + 2x + 2xy' + 2 &=0 \\ y' &= - \frac{2+2x}{2x} = -\frac{1+x}{x} \end{aligned}

  • 따라서 (x,y)=(2,0)(x,y)=(2,0) 에서 y′=−32y' = -\frac{3}{2} 이고,
  • (x,y)=(−4,0)(x,y)=(-4,0) 에서 y′=−34y' = -\frac{3}{4} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • First we find the xx-coordinates where y=0y=0.

x2cos⁡(0)+2xe0=8x2+2x−8=0(x+4)(x−2)=0\begin{aligned} x^2\cos(0)+2xe^0 &= 8 \\ x^2 +2x - 8 &=0\\ (x+4)(x-2)&=0 \end{aligned}

So x=2,−4x=2,-4.

  • Now we use implicit differentiation to get y′y' in terms of x,yx,y:

x2cos⁡(y)+2xey=8differentiate both sidesx2⋅(−sin⁡y)⋅y′+2xcos⁡y+2xey⋅y′+2ey=0\begin{aligned} x^2\cos(y)+2xe^y &= 8 & \text{differentiate both sides} \\ x^2 \cdot (-\sin y) \cdot y' + 2x \cos y + 2xe^y \cdot y' + 2e^y &= 0 \end{aligned}

  • Now set y=0y=0 to get

x2⋅(−sin⁡0)⋅y′+2xcos⁡0+2xe0⋅y′+2e0=00+2x+2xy′+2=0y′=−2+2x2x=−1+xx\begin{aligned} x^2 \cdot (-\sin 0) \cdot y' + 2x \cos 0 + 2xe^0 \cdot y' + 2e^0 &= 0 \\ 0 + 2x + 2xy' + 2 &=0 \\ y' &= - \frac{2+2x}{2x} = -\frac{1+x}{x} \end{aligned}

  • So at (x,y)=(2,0)(x,y)=(2,0) we have y′=−32y' = -\frac{3}{2},
  • and at (x,y)=(−4,0)(x,y)=(-4,0) we have y′=−34y' = -\frac{3}{4}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 7번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
52.CLP-1 · 2.11절 · 11번우리말 번역

타원 x2+3y2=1x^2+3y^2=1 위의 어느 점에서 접선이 직선 y=xy=x 와 평행합니까?

영어 원문 보기

At what points on the ellipse x2+3y2=1x^2+3y^2=1 is the tangent line parallel to the line y=xy=x?

정답·풀이 보기

문제는 타원 위의 어느 점에서 dydx=1\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}{}=1 인지를 묻고 있다. 따라서 먼저 음함수 미분을 한다.

2x+6ydydx=0이 단계에서 dydx 에 대해 풀 수도 있지만, 그럴 필요는 없다. dydx 가 1이 되는 경우를 알고 싶다:2x+6y(1)=0x=−3y즉, 타원 위의 점 중 x=−3y 인 점에서 dydx=1 이다. 이를 타원의 방정식에 대입하여 이 점들의 좌표를 구한다.(−3y)2+3y2=112y2=1y=±112=±123\begin{aligned} 2x+6y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{이 단계에서 $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 에 대해 풀 수도 있지만, 그럴 필요는 없다. $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 가 1이 되는 경우를 알고 싶다:} \\ 2x+6y(1)&=0\\ x&=-3y \\ \text{즉, 타원 위의 점 중 $x=-3y$ 인 점에서 $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}=1$ 이다. 이를 타원의 방정식에 대입하여 이 점들의 좌표를 구한다.} \\ \left(-3y\right)^2+3y^2&=1\\ 12y^2&=1\\ y=\pm\frac{1}{\sqrt{12}}=\pm\frac{1}{2\sqrt{3}} \end{aligned}

따라서 타원 위에서 접선이 직선 y=xy=x 와 평행한 점은 y=123y=\dfrac{1}{2\sqrt{3}} 이고 x=−3yx=-3y 일 때, 그리고 y=−123y=\dfrac{-1}{2\sqrt{3}} 이고 x=−3yx=-3y 일 때이다. 즉, 점 (−32,123)\left(\dfrac{-\sqrt{3}}{2},\dfrac{1}{2\sqrt{3}}\right) 와 (32,−123)\left(\dfrac{\sqrt{3}}{2},\dfrac{-1}{2\sqrt{3}}\right) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The question asks at which points on the ellipse dydx=1\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}{}=1. So, we begin by differentiating, implicitly:

2x+6ydydx=0We could solve for dydx at this point, but it’s not necessary. We want to know when dydx is equal to one:2x+6y(1)=0x=−3yThat is, dydx=1 at those points along the ellipse where x=−3y. We plug this into the equation of the ellipse to find the coordinates of these points.(−3y)2+3y2=112y2=1y=±112=±123\begin{aligned} 2x+6y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{We could solve for $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ at this point, but it's not necessary. We want to know when $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ is equal to one:} \\ 2x+6y(1)&=0\\ x&=-3y \\ \text{That is, $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}=1$ at those points along the ellipse where $x=-3y$. We plug this into the equation of the ellipse to find the coordinates of these points.} \\ \left(-3y\right)^2+3y^2&=1\\ 12y^2&=1\\ y=\pm\frac{1}{\sqrt{12}}=\pm\frac{1}{2\sqrt{3}} \end{aligned}

So, the points along the ellipse where the tangent line is parallel to the line y=xy=x occur when y=123y=\dfrac{1}{2\sqrt{3}} and x=−3yx=-3y, and when y=−123y=\dfrac{-1}{2\sqrt{3}} and x=−3yx=-3y. That is, the points (−32,123)\left(\dfrac{-\sqrt{3}}{2},\dfrac{1}{2\sqrt{3}}\right) and (32,−123)\left(\dfrac{\sqrt{3}}{2},\dfrac{-1}{2\sqrt{3}}\right).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 6번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
53.CLP-1 · 2.11절 · 12번우리말 번역

방정식 xy=x2y−2\sqrt{xy} = x^2y-2 로 정의된 곡선에서 점 (1,4)(1, 4) 에서의 접선의 기울기를 구하세요.

영어 원문 보기

For the curve defined by the equation xy=x2y−2\sqrt{xy} = x^2y-2, find the slope of the tangent line at the point (1,4)(1, 4).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

먼저 xx 에 대해 음함수 미분을 한다.

xy=x2y−212xy⋅ddx{xy}=(2x)y+x2dydxy+xdydx2xy=2xy+x2dydx이제 x=1, y=4 를 대입하고 dydx 에 대해 푼다:4+dydx4=8+dydxdydx=−283\begin{aligned} \sqrt{xy} &= x^2y-2\\ \frac{1}{2\sqrt{xy}}\cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{xy\}&=(2x)y+x^2\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\\ \frac{y+x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}}{2\sqrt{xy}}&=2xy+x^2\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \\ \text{이제 $x=1$, $y=4$ 를 대입하고 $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 에 대해 푼다:} \\ \frac{4+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}}{4}&=8+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{28}{3} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

First, we differentiate implicitly with respect to xx.

xy=x2y−212xy⋅ddx{xy}=(2x)y+x2dydxy+xdydx2xy=2xy+x2dydxNow, we plug in x=1, y=4, and solve for dydx:4+dydx4=8+dydxdydx=−283\begin{aligned} \sqrt{xy} &= x^2y-2\\ \frac{1}{2\sqrt{xy}}\cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{xy\}&=(2x)y+x^2\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\\ \frac{y+x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}}{2\sqrt{xy}}&=2xy+x^2\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \\ \text{Now, we plug in $x=1$, $y=4$, and solve for $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$:} \\ \frac{4+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}}{4}&=8+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{28}{3} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 5번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
54.CLP-1 · 2.11절 · 13번우리말 번역

x2y2+xsin⁡(y)=4x^2y^2+x\sin(y)=4 일 때, dydx\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 를 구하세요.

영어 원문 보기

If x2y2+xsin⁡(y)=4x^2y^2+x\sin(y)=4, find dydx\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}.

정답·풀이 보기

x2y(x)2+xsin⁡(y(x))=4x^2y(x)^2+x\sin(y(x))=4 를 xx 에 대해 음함수 미분하면

2xy2+2x2yy′+sin⁡y+xy′cos⁡y=0그다음 y′ 에 대해 풀 수 있도록 y′ 을 포함한 항을 한쪽에 모은다:2x2yy′+xy′cos⁡y=−2xy2−sin⁡yy′(2x2y+xcos⁡y)=−2xy2−sin⁡yy′=−2xy2+sin⁡y2x2y+xcos⁡y\begin{aligned} 2xy^2&+2x^2yy'+\sin y+xy'\cos y=0 \\ \text{그다음 $y'$ 에 대해 풀 수 있도록 $y'$ 을 포함한 항을 한쪽에 모은다:} \\ 2x^2yy'&+xy'\cos y=-2xy^2-\sin y\\ y'(2x^2y&+x\cos y)=-2xy^2-\sin y\\ y'&=-\frac{2xy^2+\sin y}{2x^2y+x\cos y} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Implicitly differentiating x2y(x)2+xsin⁡(y(x))=4x^2y(x)^2+x\sin(y(x))=4 with respect to xx gives

2xy2+2x2yy′+sin⁡y+xy′cos⁡y=0Then we gather the terms containing y′ on one side, so we can solve for y′:2x2yy′+xy′cos⁡y=−2xy2−sin⁡yy′(2x2y+xcos⁡y)=−2xy2−sin⁡yy′=−2xy2+sin⁡y2x2y+xcos⁡y\begin{aligned} 2xy^2&+2x^2yy'+\sin y+xy'\cos y=0 \\ \text{Then we gather the terms containing $y'$ on one side, so we can solve for $y'$:} \\ 2x^2yy'&+xy'\cos y=-2xy^2-\sin y\\ y'(2x^2y&+x\cos y)=-2xy^2-\sin y\\ y'&=-\frac{2xy^2+\sin y}{2x^2y+x\cos y} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 4번
# 음함수의 미분법계산보통자동 분류
55.CLP-1 · 2.11절 · 14번우리말 번역

x2+(y+1)ey=5x^2+(y+1)e^y = 5 일 때, y=0y=0 인 점에서 y′y' 을 구하세요.

영어 원문 보기

If x2+(y+1)ey=5x^2+(y+1)e^y = 5, then find y′y' at the points where y=0y=0.

정답·풀이 보기
  • 먼저 y=0y=0 인 점의 xx 좌표를 구한다.

x2+(1)e0=5x2+1=5x2=4\begin{aligned} x^2+(1)e^0 &= 5 \\ x^2 +1 &=5\\ x^2&=4 \end{aligned}

따라서 x=2,−2x=2,-2 이다.

  • 이제 음함수 미분을 이용하여 y′y' 을 x,yx,y 에 관한 식으로 나타낸다.

2x+(y+1)eydydx+eydydx=0\begin{aligned} 2x+(y+1)e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \end{aligned}

  • 이제 y=0y=0 을 대입하면

2x+(0+1)e0dydx+e0dydx=02x+dydx+dydx=02x=−2dydxx=−dydx\begin{aligned} 2x+(0+1)e^0\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^0\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0\\ 2x+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0\\ 2x&=-2\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\\ x&=-\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \end{aligned}

  • 따라서 (x,y)=(2,0)(x,y)=(2,0) 에서 y′=−2y' = -2 이고,
  • (x,y)=(−2,0)(x,y)=(-2,0) 에서 y′=2y' = 2 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • First we find the xx-ordinates where y=0y=0.

x2+(1)e0=5x2+1=5x2=4\begin{aligned} x^2+(1)e^0 &= 5 \\ x^2 +1 &=5\\ x^2&=4 \end{aligned}

So x=2,−2x=2,-2.

  • Now we use implicit differentiation to get y′y' in terms of x,yx,y:

2x+(y+1)eydydx+eydydx=0\begin{aligned} 2x+(y+1)e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \end{aligned}

  • Now set y=0y=0 to get

2x+(0+1)e0dydx+e0dydx=02x+dydx+dydx=02x=−2dydxx=−dydx\begin{aligned} 2x+(0+1)e^0\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+e^0\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0\\ 2x+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0\\ 2x&=-2\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}\\ x&=-\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \end{aligned}

  • So at (x,y)=(2,0)(x,y)=(2,0) we have y′=−2y' = -2,
  • and at (x,y)=(−2,0)(x,y)=(-2,0) we have y′=2y' = 2.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.8절 · 24번
# 음함수의 미분법계산도전자동 분류
56.CLP-1 · 2.11절 · 15번우리말 번역

원 x2+y2=1x^2+y^2=1 과 타원 x2+3y2=1x^2+3y^2=1 의 접선이 서로 평행하게 되는 xx 의 값을 모두 구하세요.

영어 원문 보기

For what values of xx do the circle x2+y2=1x^2+y^2=1 and the ellipse x2+3y2=1x^2+3y^2=1 have parallel tangent lines?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

접선의 기울기는 당연히 도함수로 주어지므로, 먼저 두 도형의 dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 를 각각 구하자.

원의 경우, 음함수 미분을 하면2x+2ydydx=0이므로 dydx 에 대해 풀면dydx=−xy타원의 경우에도 음함수 미분을 하면:2x+6ydydx=0이므로 dydx 에 대해 풀면dydx=−x3y우리가 구하려는 것은 두 도함수가 같아지는 x 의 값이다. 그런데 두 도형에서 같은 x 에 대응하는 y 의 값은 다를 수 있으므로, y1 을 원 위에서 x 에 대응하는 y 의 값, y2 를 타원 위에서 x 에 대응하는 y 의 값이라 하자. 즉, x2+y12=1 이고 x2+3y22=1 이다. 원 위의 점 (x,y1) 에서의 기울기와 타원 위의 점 (x,y2) 에서의 기울기가 같으려면 다음이 성립해야 한다:−xy1=−x3y2x(1y1−13y2)=0따라서 x=0 또는 y1=3y2 이다. 원의 y 좌표가 타원의 y 좌표의 세 배가 되는 x 의 값이 무엇인지 생각해 보자. y1=3y2 이고, (x,y1) 이 원 위에 있고, (x,y2) 가 타원 위에 있다면, x2+y12=x2+(3y2)2=1 이고 x2+3y22=1 이다. 이 경우:x2+9y22=x2+3y229y22=3y22y2=0x=±1\begin{aligned} \\ \text{원의 경우, 음함수 미분을 하면} \\ 2x+2y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{이므로 $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 에 대해 풀면} \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{x}{y} \\ \text{타원의 경우에도 음함수 미분을 하면:} \\ 2x+6y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{이므로 $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 에 대해 풀면} \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{x}{3y} \\ \text{우리가 구하려는 것은 두 도함수가 같아지는 $x$ 의 값이다. 그런데 두 도형에서 같은 $x$ 에 대응하는 $y$ 의 값은 다를 수 있으므로, $y_1$ 을 원 위에서 $x$ 에 대응하는 $y$ 의 값, $y_2$ 를 타원 위에서 $x$ 에 대응하는 $y$ 의 값이라 하자. 즉, $x^2+ y_1^2=1$ 이고 $x^2+3y_2^2=1$ 이다. 원 위의 점 $(x,y_1)$ 에서의 기울기와 타원 위의 점 $(x,y_2)$ 에서의 기울기가 같으려면 다음이 성립해야 한다:} \\ -\frac{x}{y_1}&=-\frac{x}{3y_2}\\ x\left(\frac{1}{y_1}-\frac{1}{3y_2}\right)&=0 \\ \text{따라서 $x=0$ 또는 $y_1=3y_2$ 이다. 원의 $y$ 좌표가 타원의 $y$ 좌표의 세 배가 되는 $x$ 의 값이 무엇인지 생각해 보자. $y_1=3y_2$ 이고, $(x,y_1)$ 이 원 위에 있고, $(x,y_2)$ 가 타원 위에 있다면, $x^2+y_1^2 =x^2+(3y_2)^2=1$ 이고 $x^2+3y_2^2=1$ 이다. 이 경우:} \\ x^2+9y_2^2&=x^2+3y_2^2\\ 9y_2^2&=3y_2^2\\ y_2&=0\\ x&=\pm 1 \end{aligned}

여기서는 약간 주의해야 한다. y=0y=0 일 때 두 곡선 모두 y′y' 이 정의되지 않는다. 두 곡선 모두 y=0y=0 일 때 접선이 수직이므로(따라서 실수값의 기울기가 없다!) 두 수직선은 실제로 평행하다.

따라서 x=0x=0 일 때와 x=±1x=\pm1 일 때, 두 곡선의 접선은 서로 평행하다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

The slope of the tangent line is, of course, given by the derivative, so let's start by finding dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} of both shapes.

For the circle, we differentiate implicitly2x+2ydydx=0and solve for dydxdydx=−xyFor the ellipse, we also differentiate implicitly:2x+6ydydx=0and solve for dydxdydx=−x3yWhat we want is a value of x where both derivatives are equal. However, they might have different values of y, so let’s let y1 be the y-values associated with x on the circle, and let y2 be the y-values associated with x on the ellipse. That is, x2+y12=1 and x2+3y22=1. For the slopes at (x,y1) on the circle and (x,y2) on the ellipse to be equal, we need:−xy1=−x3y2x(1y1−13y2)=0So x=0 or y1=3y2. Let’s think about which x-values will have a y-coordinate of the circle be three times as large as a y-coordinate of the ellipse. If y1=3y2, (x,y1) is on the circle, and (x,y2) is on the ellipse, then x2+y12=x2+(3y2)2=1 and x2+3y22=1. In this case:x2+9y22=x2+3y229y22=3y22y2=0x=±1\begin{aligned} \\ \text{For the circle, we differentiate implicitly} \\ 2x+2y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{and solve for $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$} \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{x}{y} \\ \text{For the ellipse, we also differentiate implicitly:} \\ 2x+6y\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=0 \\ \text{and solve for $\displaystyle \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$} \\ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}&=-\frac{x}{3y} \\ \text{What we want is a value of $x$ where both derivatives are equal. However, they might have different values of $y$, so let's let $y_1$ be the $y$-values associated with $x$ on the circle, and let $y_2$ be the $y$-values associated with $x$ on the ellipse. That is, $x^2+ y_1^2=1$ and $x^2+3y_2^2=1$. For the slopes at $(x,y_1)$ on the circle and $(x,y_2)$ on the ellipse to be equal, we need:} \\ -\frac{x}{y_1}&=-\frac{x}{3y_2}\\ x\left(\frac{1}{y_1}-\frac{1}{3y_2}\right)&=0 \\ \text{So $x=0$ or $y_1=3y_2$. Let's think about which $x$-values will have a $y$-coordinate of the circle be three times as large as a $y$-coordinate of the ellipse. If $y_1=3y_2$, $(x,y_1)$ is on the circle, and $(x,y_2)$ is on the ellipse, then $x^2+y_1^2 =x^2+(3y_2)^2=1$ and $x^2+3y_2^2=1$. In this case:} \\ x^2+9y_2^2&=x^2+3y_2^2\\ 9y_2^2&=3y_2^2\\ y_2&=0\\ x&=\pm 1 \end{aligned}

We need to be a tiny bit careful here: when y=0y=0, y′y' is not defined for either curve. For both curves, when y=0y=0, the tangent lines are vertical (and so have no real-valued slope!). Two vertical lines are indeed parallel.

So, for x=0x=0 and for x=±1x=\pm1, the two curves have parallel tangent lines.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.11절 · 14번
# 음함수의 미분법계산도전자동 분류
57.Active Calculus · 2.7절 · 12번우리말 번역

방정식 2y3+y2−y5=x4−2x3+x22y^3+y^2-y^5 = x^4 - 2x^3 + x^2 로 주어진 곡선을 생각하세요. 이 곡선의 접선이 수평이거나 수직인 점을 모두 구하세요. 반드시 그래프 도구를 사용하여 이 음함수 곡선을 그리고, 접선이 수평인 곳과 수직인 곳을 결정하기 위해 사용한 대수적 추론의 결과를 눈으로 확인하세요.

영어 원문 보기

Consider the curve given by the equation 2y3+y2−y5=x4−2x3+x22y^3+y^2-y^5 = x^4 - 2x^3 + x^2. Find all points at which the tangent line to the curve is horizontal or vertical. Be sure to use a graphing utility to plot this implicit curve and to visually check the results of algebraic reasoning that you use to determine where the tangent lines are horizontal and vertical.

정답·풀이 보기

먼저 음함수 미분으로 dydx\frac{dy}{dx} 를 구한다. 주어진 방정식의 양변을 yy 를 xx 의 함수로 보고 xx 에 대해 미분하면

6y2dydx+2ydydx−5y4dydx=4x3−6x2+2x .6y^2 \frac{dy}{dx} + 2y \frac{dy}{dx} - 5y^4 \frac{dy}{dx} = 4x^3 - 6x^2 + 2x\,. 좌변에서 dydx\frac{dy}{dx} 를 묶어 내고 dydx\frac{dy}{dx} 에 대해 나누어 풀면

dydx=4x3−6x2+2x6y2+2y−5y4=2x(2x2−3x+1)y(−5y3+6y+2) .\frac{dy}{dx} = \frac{4x^3 - 6x^2 + 2x}{6y^2 + 2y - 5y^4} = \frac{2x(2x^2 - 3x + 1)}{y(-5y^3 + 6y + 2)}\,. 접선은 dydx\frac{dy}{dx} 의 분자가 0인 곳에서 수평일 수 있고, dydx\frac{dy}{dx} 가 0인 곳에서 수직일 수 있다. 2x(2x2−3x+1)=02x(2x^2 - 3x + 1) = 0 을 풀면

2x(2x−1)(x−1)=02x(2x-1)(x-1) = 0

이므로 분자는 x=0,0.5,1x = 0, 0.5, 1 에서 0이다. 분모는 y(−5y3+6y+2)=0y(-5y^3 + 6y + 2) = 0 인 곳에서 0이다. 기술을 이용하여 −5y3+6y+2=0-5y^3 + 6y + 2 = 0 의 해를 어림하면 분모는 y=0y = 0 과 y≈−0.856,−0.379,1.235y \approx -0.856, -0.379, 1.235 에서 0이다.

다음으로, 수평 접선 또는 수직 접선이 생길 수 있는 이 점들의 좌표를 구해야 한다. 먼저 수평 접선이 생길 수 있는 위치를 생각한다. x=0x = 0 일 때 2y3+y2−y5=x4−2x3+x2=02y^3+y^2-y^5 = x^4 - 2x^3 + x^2 = 0 이므로 y2(2y+1−y3)=0y^2(2y + 1 - y^3) = 0 이고, 따라서 y=0y = 0, y=−1y=-1 또는 y≈−0.618,1.618y \approx -0.618, 1.618 이다. 그러면 살펴볼 점은 (0,0)(0,0), (0,−1)(0,-1), (0,−0.618)(0,-0.618), (0,1.618)(0,1.618) 의 네 개이다. 아래 그래프에서 (0,0)(0,0) 에서의 접선은 수평이 아니지만(이 점에서는 dydx\frac{dy}{dx} 의 분자와 분모가 모두 0이다) 나머지 세 점에서는 접선이 수평임을 분명히 알 수 있다.

이제 분자가 0인 다른 xx 의 값에 대해서도 같은 방식으로 추론한다. x=1x = 1 일 때 2y3+y2−y5=14−2⋅13+12=02y^3+y^2-y^5 = 1^4 - 2\cdot 1^3 + 1^2 = 0 이고, 여기서도 y=0y = 0, y=−1y=-1 또는 y≈−0.618,1.618y \approx -0.618, 1.618 이다. 그러면 접선이 수평일 수 있는 점은 (1,0)(1,0), (1,−1)(1,-1), (1,−0.618)(1,-0.618), (1,1.618)(1,1.618) 의 네 개이다. (1,0)(1,0) 에서는 수평 접선이 없지만 나머지 점에서는 그림에서 보듯이 수평 접선이 있다. x=0.5x = 0.5 일 때도 비슷하게 추론하면 2y3+y2−y5=0.54−2⋅0.53+0.52=0.6252y^3+y^2-y^5 = 0.5^4 - 2\cdot 0.5^3 + 0.5^2 = 0.625 이고, 이로부터 y≈−1.0493,0.2104,1.6139y \approx -1.0493, 0.2104, 1.6139 를 얻으므로 세 점 (0.5,−1.0493)(0.5,-1.0493), (0.5,0.2104)(0.5,0.2104), (0.5,1.6139)(0.5, 1.6139) 를 얻는다.

다시 분모가 0인 곳(y=0y = 0 과 y≈−0.856,−0.379,1.235y \approx -0.856, -0.379, 1.235)으로 돌아가서, 접선이 수직인 점을 구한다. 아래 그림에서 y=0y = 0 또는 y≈−0.856y \approx -0.856 일 때는 수직 접선이 없음이 분명하므로, 따져 볼 값은 y≈−0.379,1.235y \approx -0.379, 1.235 두 개이다.

y≈−0.379y \approx -0.379 일 때 2(−0.379)3+(−0.379)2−(−0.379)5=x4−2x3+x22(-0.379)^3+(-0.379)^2-(-0.379)^5 = x^4 - 2x^3 + x^2 이므로

x4−2x3+x2=0.0426x^4 - 2x^3 + x^2 = 0.0426

이고, 이로부터 x≈−0.1756,0.2912,0.7088,1.1756x \approx -0.1756, 0.2912, 0.7088, 1.1756 을 얻는다. 그림에서 (−0.1756,−0.379)(-0.1756,-0.379), (0.2912,−0.379)(0.2912,-0.379), (0.7088,−0.379)(0.7088,-0.379), (1.1756,−0.379)(1.1756,-0.379) 에 수직 접선이 있음을 확인할 수 있다.

마지막으로 y≈1.235y \approx 1.235 일 때 2(1.235)3+(1.235)2−(1.235)5=x4−2x3+x22(1.235)^3+(1.235)^2-(1.235)^5 = x^4 - 2x^3 + x^2 이므로

x4−2x3+x2=2.4195x^4 - 2x^3 + x^2 = 2.4195

이고, 따라서 기술을 이용하면 x≈−0.8437,1.8437x \approx -0.8437, 1.8437 이다. 이로써 접선이 수직인 점 (−0.8437,1.235)(-0.8437, 1.235) 와 (1.8437,1.235)(1.8437, 1.235) 가 추가로 나온다.

지금까지의 모든 풀이를 다음 그림에 정리하였다.

이 이미지에 대체 텍스트를 추가하세요.

원본 교재 풀이(영어)

First, we compute dydx\frac{dy}{dx} by implicit differentiation. Differentiating both sides of the given equation with respect to xx while treating yy as a function of xx, we see that

6y2dydx+2ydydx−5y4dydx=4x3−6x2+2x .6y^2 \frac{dy}{dx} + 2y \frac{dy}{dx} - 5y^4 \frac{dy}{dx} = 4x^3 - 6x^2 + 2x\,. Removing a factor of dydx\frac{dy}{dx} from the lefthand side and dividing to solve for dydx\frac{dy}{dx}, we have

dydx=4x3−6x2+2x6y2+2y−5y4=2x(2x2−3x+1)y(−5y3+6y+2) .\frac{dy}{dx} = \frac{4x^3 - 6x^2 + 2x}{6y^2 + 2y - 5y^4} = \frac{2x(2x^2 - 3x + 1)}{y(-5y^3 + 6y + 2)}\,. The tangent line is potentially horizontal where the numerator of dydx\frac{dy}{dx} is zero and potentially vertical where dydx\frac{dy}{dx} is zero. Solving 2x(2x2−3x+1)=02x(2x^2 - 3x + 1) = 0, we see that

2x(2x−1)(x−1)=02x(2x-1)(x-1) = 0

so the numerator is zero at x=0,0.5,1x = 0, 0.5, 1. The denominator is zero where y(−5y3+6y+2)=0y(-5y^3 + 6y + 2) = 0. Using technology to estimate where −5y3+6y+2=0-5y^3 + 6y + 2 = 0, we see the denominator is zero at y=0y = 0 and y≈−0.856,−0.379,1.235y \approx -0.856, -0.379, 1.235.

Next, we need to find the coordinates of these points where potential horizontal or vertical tangent lines occur. First, we consider the potential horizontal tangent line locations. When x=0x = 0, 2y3+y2−y5=x4−2x3+x2=02y^3+y^2-y^5 = x^4 - 2x^3 + x^2 = 0, and thus we know y2(2y+1−y3)=0y^2(2y + 1 - y^3) = 0, from which it follows that y=0y = 0, y=−1y=-1 or y≈−0.618,1.618y \approx -0.618, 1.618. This leads to four points to consider: (0,0)(0,0), (0,−1)(0,-1), (0,−0.618)(0,-0.618), and (0,1.618)(0,1.618). It is apparent from the graph shown below that the tangent line at (0,0)(0,0) is not horizontal (here both the numerator and denominator of dydx\frac{dy}{dx} are zero), but at each of the other three points, the tangent line is horizontal.

We now reason similarly for the other xx-values where the numerator is zero. At x=1x = 1, 2y3+y2−y5=14−2⋅13+12=02y^3+y^2-y^5 = 1^4 - 2\cdot 1^3 + 1^2 = 0, and here again y=0y = 0, y=−1y=-1 or y≈−0.618,1.618y \approx -0.618, 1.618. This leads to four potential points where the tangent line is horizontal: (1,0)(1,0), (1,−1)(1,-1), (1,−0.618)(1,-0.618), and (1,1.618)(1,1.618). At (1,0)(1,0), there's not a horizontal tangent line, but at each of the others there is, as seen in the figure. Similar reasoning when x=0.5x = 0.5 shows that 2y3+y2−y5=0.54−2⋅0.53+0.52=0.6252y^3+y^2-y^5 = 0.5^4 - 2\cdot 0.5^3 + 0.5^2 = 0.625, from which we find that y≈−1.0493,0.2104,1.6139y \approx -1.0493, 0.2104, 1.6139, and thus the three points (0.5,−1.0493)(0.5,-1.0493), (0.5,0.2104)(0.5,0.2104), (0.5,1.6139)(0.5, 1.6139).

Returning to where the denominator is zero (y=0y = 0 and y≈−0.856,−0.379,1.235y \approx -0.856, -0.379, 1.235), we now determine points where the tangent line is vertical. Is is apparent from the figure below that there are no vertical tangent lines when y=0y = 0 or y≈−0.856y \approx -0.856, so there are two values to pursue: y≈−0.379,1.235y \approx -0.379, 1.235.

When y≈−0.379y \approx -0.379, it follows that 2(−0.379)3+(−0.379)2−(−0.379)5=x4−2x3+x22(-0.379)^3+(-0.379)^2-(-0.379)^5 = x^4 - 2x^3 + x^2, so

x4−2x3+x2=0.0426x^4 - 2x^3 + x^2 = 0.0426

from which we find that x≈−0.1756,0.2912,0.7088,1.1756x \approx -0.1756, 0.2912, 0.7088, 1.1756. The figure confirms that there are vertical tangent lines at (−0.1756,−0.379)(-0.1756,-0.379), (0.2912,−0.379)(0.2912,-0.379), (0.7088,−0.379)(0.7088,-0.379), and (1.1756,−0.379)(1.1756,-0.379)

Lastly, when y≈1.235y \approx 1.235, it follows 2(1.235)3+(1.235)2−(1.235)5=x4−2x3+x22(1.235)^3+(1.235)^2-(1.235)^5 = x^4 - 2x^3 + x^2, so

x4−2x3+x2=2.4195x^4 - 2x^3 + x^2 = 2.4195

and thus via technology, x≈−0.8437,1.8437x \approx -0.8437, 1.8437. This leads to two additional points at which the tangent line is vertical: (−0.8437,1.235)(-0.8437, 1.235) and (1.8437,1.235)(1.8437, 1.235).

All of our above work is summarized in the following figure.

ADD ALT TEXT TO THIS IMAGE

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.8절 · 30번
# 음함수의 미분법계산자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
58.Active Calculus · 2.7절 · 13번우리말 번역

방정식 sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1 로 주어진 곡선에 대하여, 점 (π2,π2)(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}) 에서 곡선에 그은 접선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

For the curve given by the equation sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1, find the equation of the tangent line to the curve at the point (π2,π2)(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}).

정답·풀이 보기

먼저 곡선에 접하는 직선의 기울기, 즉 dydx\frac{dy}{dx} 를 구해야 한다. 이를 위해 yy 를 xx 의 함수로 보고 방정식의 양변을 xx 에 대해 미분하면 다음을 얻는다.

ddx(sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y))=ddx(1)cos⁡(x+y)(1+dydx)−sin⁡(x−y)(1−dydx)=0 .\begin{aligned}\frac{d}{dx} \left( \sin(x+y) + \cos(x-y) \right) &= \frac{d}{dx}(1) \\ \cos(x+y) \left(1+\frac{dy}{dx}\right) - \sin(x-y)\left(1-\frac{dy}{dx}\right) &= 0\end{aligned}\,. 좌변을 전개하면

cos⁡(x+y)+cos⁡(x+y)dydx−sin⁡(x−y)+sin⁡(x−y)dydx=0 .\cos(x+y) + \cos(x+y)\frac{dy}{dx} - \sin(x-y) + \sin(x-y)\frac{dy}{dx} = 0\,. 오른쪽 두 항에서 dydx\frac{dy}{dx} 를 공통인수로 묶어 내고 나머지 두 항을 우변으로 이항하면

dydx(cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y))=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y) .\frac{dy}{dx} \left(\cos(x+y) + \sin(x-y) \right) = \sin(x-y) - \cos(x+y)\,. 따라서

dydx=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y)cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y) .\frac{dy}{dx} = \frac{\sin(x-y) - \cos(x+y)}{\cos(x+y) + \sin(x-y)}\,. 점 (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) 에서

dydx∣(π2,π2)=sin⁡(0)−cos⁡(π)cos⁡(π)+sin⁡(0)=−1 \frac{dy}{dx}\biggm|_{\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)} = \frac{\sin(0)-\cos(\pi)}{\cos(\pi) + \sin(0)} = -1\, 이다. 따라서 점 (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) 에서 곡선에 그은 접선의 방정식은 y=π2−(x−π2)y = \frac{\pi}{2} - \left(x-\frac{\pi}{2}\right) 이다. sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1 로 정의된 곡선의 일부와 점 (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) 에서의 접선이 다음 그림에 나타나 있다.

이 그림에 대체 텍스트를 추가하세요.

원본 교재 풀이(영어)

First we need to find the slope of the line tangent to the curve, or dydx\frac{dy}{dx}. To do so, we differentiate both sides of the equation with respect to xx, treating yy as a function of xx to obtain

ddx(sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y))=ddx(1)cos⁡(x+y)(1+dydx)−sin⁡(x−y)(1−dydx)=0 .\begin{aligned}\frac{d}{dx} \left( \sin(x+y) + \cos(x-y) \right) &= \frac{d}{dx}(1) \\ \cos(x+y) \left(1+\frac{dy}{dx}\right) - \sin(x-y)\left(1-\frac{dy}{dx}\right) &= 0\end{aligned}\,. Distributing on the left side of the equation,

cos⁡(x+y)+cos⁡(x+y)dydx−sin⁡(x−y)+sin⁡(x−y)dydx=0 .\cos(x+y) + \cos(x+y)\frac{dy}{dx} - \sin(x-y) + \sin(x-y)\frac{dy}{dx} = 0\,. Removing a factor of dydx\frac{dy}{dx} from two terms on the right and moving the other two terms to the righthand side,

dydx(cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y))=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y) .\frac{dy}{dx} \left(\cos(x+y) + \sin(x-y) \right) = \sin(x-y) - \cos(x+y)\,. Therefore,

dydx=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y)cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y) .\frac{dy}{dx} = \frac{\sin(x-y) - \cos(x+y)}{\cos(x+y) + \sin(x-y)}\,. At the point (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) we have that

dydx∣(π2,π2)=sin⁡(0)−cos⁡(π)cos⁡(π)+sin⁡(0)=−1 .\frac{dy}{dx}\biggm|_{\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)} = \frac{\sin(0)-\cos(\pi)}{\cos(\pi) + \sin(0)} = -1\,. Therefore, the equation of the line tangent to the curve at the point (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) is y=π2−(x−π2)y = \frac{\pi}{2} - \left(x-\frac{\pi}{2}\right). A portion of the graph of the curve defined by sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1 and the tangent line to the curve at the point (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) are shown in the following figure.

ADD ALT TEXT TO THIS IMAGE

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.8절 · 22번
# 음함수의 미분법계산자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
59.Active Calculus · 2.7절 · 14번우리말 번역

음함수 미분을 이용하면 ddx[ln⁡(x)]=1x\frac{d}{dx}[\ln(x)] = \frac{1}{x} 이라고 가정할 때 공식 ddx[ax]=axln⁡(a)\frac{d}{dx} [a^x] = a^x \ln(a) 이 성립하는 이유를 다른 관점에서 볼 수 있습니다. 이 문제는 그 핵심 단계를 차례로 안내합니다.

(a) y=axy = a^x 라고 하세요. 이 등식을 자연로그 함수를 사용하여 xx 를 yy (와 상수 aa)로 나타내는 식으로 다시 쓰세요. (b) (a)에서 구한 등식의 양변을 xx 에 대해 미분하세요. 이때 yy 는 음함수적으로 xx 의 함수임에 유의하세요. (c) (b)에서 구한 등식을 dydx\frac{dy}{dx} 에 대해 푼 다음, yy 의 정의를 이용하여 dydx\frac{dy}{dx} 를 오직 xx 로만 나타내세요. 무엇을 알게 되었나요?

영어 원문 보기

Implicit differentiation enables us a different perspective from which to see why the rule ddx[ax]=axln⁡(a)\frac{d}{dx} [a^x] = a^x \ln(a) holds, if we assume that ddx[ln⁡(x)]=1x\frac{d}{dx}[\ln(x)] = \frac{1}{x}. This exercise leads you through the key steps to do so.

(a) Let y=axy = a^x. Rewrite this equation using the natural logarithm function to write xx in terms of yy (and the constant aa). (b) Differentiate both sides of the equation you found in (a) with respect to xx, keeping in mind that yy is implicitly a function of xx. (c) Solve the equation you found in (b) for dydx\frac{dy}{dx}, and then use the definition of yy to write dydx\frac{dy}{dx} solely in terms of xx. What have you found?

정답·풀이 보기

(a) 양변에 자연로그를 취하면 ln⁡(y)=ln⁡(ax)=xln⁡(a)\ln(y) = \ln(a^x) = x \ln(a) 이다. 따라서 x=ln⁡(y)ln⁡(a) .x = \frac{\ln(y)}{\ln(a)}\,. (b) ln⁡(a)\ln(a) 는 xx 에 대해 상수이므로 x=1ln⁡(a)⋅ln⁡(y)x = \frac{1}{\ln(a)} \cdot \ln(y) 로도 쓸 수 있다. yy 를 xx 의 함수로 보고 (그리고 ln⁡(a)\ln(a) 가 상수임을 다시 한번 유의하여) 양변을 xx 에 대해 미분하면 1=1ln⁡(a)⋅1ydydx .1 = \frac{1}{\ln(a)} \cdot \frac{1}{y}\frac{dy}{dx}\,. (c) dydx\frac{dy}{dx} 에 대해 풀면 dydx=yln⁡(a)\frac{dy}{dx} = y \ln(a) 이다. 그런데 처음에 y=axy = a^x 이었으므로 dydx=axln⁡(a)\frac{dy}{dx} = a^x \ln(a) 이고, 이는 ddx[ax]=axln⁡(a)\frac{d}{dx}[a^x] = a^x \ln(a) 임을 보여 준다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Taking the natural log of both sides, ln⁡(y)=ln⁡(ax)=xln⁡(a)\ln(y) = \ln(a^x) = x \ln(a). Thus, it follows that x=ln⁡(y)ln⁡(a) .x = \frac{\ln(y)}{\ln(a)}\,. (b) Remembering that ln⁡(a)\ln(a) is constant with respect to xx, we can also write x=1ln⁡(a)⋅ln⁡(y)x = \frac{1}{\ln(a)} \cdot \ln(y). Differentiating both sides with respect to xx while treating yy as a function of xx (and again remembering that ln⁡(a)\ln(a) is constant), we have 1=1ln⁡(a)⋅1ydydx .1 = \frac{1}{\ln(a)} \cdot \frac{1}{y}\frac{dy}{dx}\,. (c) Solving for dydx\frac{dy}{dx}, we see that dydx=yln⁡(a)\frac{dy}{dx} = y \ln(a). But recall from the outset that y=axy = a^x, and thus dydx=axln⁡(a)\frac{dy}{dx} = a^x \ln(a) which shows that ddx[ax]=axln⁡(a)\frac{d}{dx}[a^x] = a^x \ln(a).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 2.7절 · 13번
# 음함수의 미분법계산자동 분류
Active Calculus CC BY-SA우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)