유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
87문제 · 4 / 5쪽
61.APEX · 2.6절 · 30번우리말 번역
연습문제 27–32에서, 음함수로 정의된 함수의 그래프에 대해 주어진 점에서의 접선의 방정식을 구하세요. 참고용으로 각 함수의 그래프를 함께 제시했습니다.
(x2+y2+x)2=x2+y2
(a) (0,1) 에서.
(b) (−43,433) 에서.
영어 원문 보기
In Exercises 27–32, find the equation of the tangent line to the graph of the implicitly defined function at the indicated points. As a visual aid, each function is graphed.
연습문제 27–32에서, 음함수로 정의된 함수의 그래프에 대하여 주어진 점에서의 접선의 방정식을 구하세요. 시각적 도움을 위해 각 함수의 그래프가 그려져 있습니다.
(x−2)2+(y−3)2=9
(a) (27,26+33) 에서.
(b) (24+33,23) 에서.
영어 원문 보기
In Exercises 27–32, find the equation of the tangent line to the graph of the implicitly defined function at the indicated points. As a visual aid, each function is graphed.
In Exercises 27–32, find the equation of the tangent line to the graph of the implicitly defined function at the indicated points. As a visual aid, each function is graphed.
x2+y3+2xy=0
(a) At (−1,1).
(b) At (−1,21(−1+5)).
(c) At (−1,21(−1−5)).
x2+y2=1 을 음함수 미분하면 2x+2yy′=0 이라는 식을 얻는다. y2 을 미분하여 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=1, we get the equation 2x+2yy′=0. In the step where we differentiate y2 to obtain 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′ 을 곱한다.
여기에는 분수식이 없으므로 몫의 미분법은 필요하지 않다. 지수함수는 (constant)function 꼴이지만, 주어진 함수는 (function)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′.
There is no need for the quotient rule here, as there are no quotients. Exponential functions have the form (constant)function, but our function has the form (function)constant, so we did not use (d).
참고: 이 곡선에서는 하나의 x 의 값에 여러 개의 y 의 값이 대응할 수 있다. 따라서 이 곡선은 어떤 함수 x 에 대해서도 y=f(x) 로 나타낼 수 없다. 이는 음함수 미분을 사용할 수 있는 대표적인 경우 중 하나이다.
영어 원문 보기
Using the picture below, estimate dxdy at the three points where the curve crosses the y-axis.
Remark: for this curve, one value of x may correspond to multiple values of y. So, we cannot express this curve as y=f(x) for any function x. This is one typical situation where we might use implicit differentiation.
정답·풀이 보기
(0,4) 와 (0,−4) 에서는 곡선을 확대해 보면 수평으로 보이므로, 이 점에서의 접선의 미분계수는 0이다. 원점에서는 접선이 수직으로 보이므로 dxdy 는 존재하지 않는다.
원본 교재 풀이(영어)
At (0,4) and (0,−4), the curve looks to be horizontal, if you zoom in: a tangent line here would have derivative zero. At the origin, the curve looks like its tangent line is vertical, so dxdy does not exist.
(a) y=f(x) 가 단위원을 완전히 나타내도록 하는 함수 f(x) 가 있나요? 즉, 등식 y=f(x) 를 참이 되게 하는 점 (x,y) 가 등식 x2+y2=1 을 참이 되게 하는 점과 정확히 같도록 하는 함수가 있나요?
(b) y=f′(x) 가 단위원의 기울기를 완전히 나타내도록 하는 함수 f′(x) 가 있나요? 즉, 단위원 위의 모든 점 (x,y) 에 대하여 그 점에서 원에 그은 접선의 기울기가 f′(x) 로 주어지도록 하는 함수가 있나요?
(c) 음함수 미분을 이용하여 dxdy 에 대한 식을 구하세요. 그 식이 (y 는 포함하지 않고) x 만의 함수가 될 때까지 간단히 하거나, 그것이 불가능한 이유를 설명하세요.
영어 원문 보기
Consider the unit circle, formed by all points (x,y) that satisfy x2+y2=1.
(a) Is there a function f(x) so that y=f(x) completely describes the unit circle? That is, so that the points (x,y) that make the equation y=f(x) true are exactly the same points that make the equation x2+y2=1 true?
(b) Is there a function f′(x) so that y=f′(x) completely describes the slope of the unit circle? That is, so that for every point (x,y) on the unit circle, the slope of the tangent line to the circle at that point is given by f′(x)?
(c) Use implicit differentiation to find an expression for dxdy. Simplify until the expression is a function in terms of x only (not y), or explain why this is impossible.
정답·풀이 보기
(a) 아니요. 함수는 수직선 판정법을 통과해야 한다. 즉, 하나의 입력에서 두 개(또는 그 이상)의 출력이 나올 수 없다. 하나의 x 값이 때때로 두 개의 y 값에 대응하므로(예를 들어 x=π/4 일 때 y 는 ±1/2 이다), y=f(x) 가 원 위의 모든 점을 나타내도록 하는 함수 f(x) 는 없다.
참고: y=±1−x2 은 단위원 위의 모든 점을 나타낸다. 그러나 하나의 입력 x 가 때때로 두 개의 출력 y 를 내므로 이 식은 함수가 아니다.
(b) 아니요, (a)와 같은 이유이다. f′(x) 가 함수라면 하나의 x 값에 대응하는 기울기를 많아야 하나만 줄 수 있다.
하나의 x 값이 기울기가 서로 다른 원 위의 두 점에 대응할 수 있으므로, f′(x) 는 원 위의 모든 점의 기울기를 줄 수 없다.
예를 들어 0<a<1 인 임의의 a 를 잡자. x 좌표가 a 인 원 위의 점은 두 개 있다. 위쪽 점에서는 기울기가 엄격히 음수이고, 아래쪽 점에서는 기울기가 엄격히 양수이다.
(c) 미분하면 다음과 같다.
2x+2ydxdy그리고dxdy에대해푼다dxdy=0=−yx
그런데 이 등식의 우변에는 y 가 있고, 이를 없앨 방법이 분명하지 않다. (b)의 답에 따르면, 우변이 x 의 함수가 되도록 하려면 사실 y 를 없앨 수 없다. 하나의 x 값이 원 위의 여러 점에 대응하므로 도함수는 x 의 함수로 나타낼 수 없다.
참고: y=±1−x2 이므로 다음과 같이 쓰려고 할 수 있다.
dxdy=−yx=±1−x2x
그러나 이것은 x 의 함수가 아니다. 다시 말하지만, 함수에서는 하나의 입력이 많아야 하나의 출력을 내지만, 여기서는 대개 하나의 x 값이 dxdy 의 두 값을 낸다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) No. A function must pass the vertical line test: one input cannot result in two (or more) outputs. Since one value of x sometimes corresponds to two values of y (for example, when x=π/4, y is ±1/2), there is no function f(x) so that y=f(x) captures every point on the circle.
Remark: y=±1−x2 does capture every point on the unit circle. However, since one input x sometimes results in two outputs y, this expression is not a function.
(b) No, for the same reasons as (a). If f′(x) is a function, then it can give at most one slope corresponding to one value of x.
Since one value of x can correspond to two points on the circle with different slopes, f′(x) cannot give the slope of every point on the circle.
For example, fix any 0<a<1. There are two points
on the circle with x-coordinate equal to a. At the upper one, the slope
is strictly negative. At the lower one, the slope is
strictly positive.
(c) We differentiate:
2x+2ydxdyand solve for dxdydxdy=0=−yx
But there is a y in the right-hand side of this equation, and it's not clear how to get it out. Our answer in (b) tells us that, actually, we can't get it out, if we want the right-hand side to be a function of x. The derivative cannot be expressed as a function of x, because one value of x corresponds to multiple points on the circle.
Remark: since y=±1−x2, we could try writing
dxdy=−yx=±1−x2x
but this is not a function of x. Again, in a function, one input leads to at most one output, but here one value of x will usually lead to two values of dxdy.
At what points on the ellipse x2+3y2=1 is the tangent line parallel to the line y=x?
정답·풀이 보기
문제는 타원 위의 어느 점에서 dxdy=1 인지를 묻고 있다. 따라서 먼저 음함수 미분을 한다.
2x+6ydxdy이단계에서dxdy에대해풀수도있지만, 그럴필요는없다. dxdy가 1이되는경우를알고싶다:2x+6y(1)x즉, 타원위의점중x=−3y인점에서dxdy=1 이다. 이를타원의방정식에대입하여이점들의좌표를구한다.(−3y)2+3y212y2y=±121=±231=0=0=−3y=1=1
따라서 타원 위에서 접선이 직선 y=x 와 평행한 점은 y=231 이고 x=−3y 일 때, 그리고 y=23−1 이고 x=−3y 일 때이다. 즉, 점 (2−3,231) 와
(23,23−1) 이다.
원본 교재 풀이(영어)
The question asks at which points on the ellipse dxdy=1. So, we begin by differentiating, implicitly:
2x+6ydxdyWe could solve for dxdy at this point, but it’s not necessary. We want to know when dxdy is equal to one:2x+6y(1)xThat is, dxdy=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+3y212y2y=±121=±231=0=0=−3y=1=1
So, the points along the ellipse where the tangent line is parallel to the line y=x occur when y=231 and x=−3y, and when y=23−1 and x=−3y. That is, the points (2−3,231) and
(23,23−1).