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.Active Calculus · 2.3절 · 15번우리말 번역

f(v)f(v) 를 속도 vv (km/시)로 달리는 자동차의 연료 소비량(리터/km)이라고 하자. 다시 말해, f(v)f(v) 는 자동차가 시속 vv 킬로미터로 달릴 때 1킬로미터를 가는 데 사용하는 연료의 양(리터)을 나타낸다. 또한 f(80)=0.05f(80)=0.05 이고 f′(80)=0.0004f'(80) = 0.0004 라고 하자.

(a) g(v)g(v) 를 같은 자동차가 속도 vv 로 연료 1리터로 갈 수 있는 거리라고 하자. f(v)f(v) 와 g(v)g(v) 사이의 관계는 무엇입니까? 이를 이용하여 g(80)g(80) 과 g′(80)g'(80) 을 구하세요. (b) h(v)h(v) 를 속도 vv 로 달리는 자동차의 시간당 연료 소비량(리터/시)이라고 하자. 다시 말해, h(v)h(v) 는 자동차가 속도 vv 로 달릴 때 1시간 동안 사용하는 연료의 양(리터)을 나타낸다. h(v)h(v) 와 f(v)f(v) 사이의 대수적 관계는 무엇입니까? 이를 이용하여 h(80)h(80) 과 h′(80)h'(80) 을 구하세요. (c) 미적분을 전혀 모르는 운전자에게 이 함숫값과 미분계수의 실제적인 의미를 어떻게 설명하겠습니까? 답에서 다루는 각 함숫값과 미분계수에 단위를 포함하세요.

영어 원문 보기

Let f(v)f(v) be the gas consumption (in liters/km) of a car going at velocity vv (in km/hour). In other words, f(v)f(v) tells you how many liters of gas the car uses to go one kilometer if it is traveling at vv kilometers per hour. In addition, suppose that f(80)=0.05f(80)=0.05 and f′(80)=0.0004f'(80) = 0.0004.

(a) Let g(v)g(v) be the distance the same car goes on one liter of gas at velocity vv. What is the relationship between f(v)f(v) and g(v)g(v)? Hence find g(80)g(80) and g′(80)g'(80). (b) Let h(v)h(v) be the gas consumption in liters per hour of a car going at velocity vv. In other words, h(v)h(v) tells you how many liters of gas the car uses in one hour if it is going at velocity vv. What is the algebraic relationship between h(v)h(v) and f(v)f(v)? Hence find h(80)h(80) and h′(80)h'(80). (c) How would you explain the practical meaning of these function and derivative values to a driver who knows no calculus? Include units on each of the function and derivative values you discuss in your response.

정답·풀이 보기

(a) g(v)g(v) 의 단위는 “킬로미터/리터”임을 알 수 있다. f(v)f(v) 의 단위가 “리터/킬로미터”이므로 gg 는 ff 의 역수이다: g(v)=1f(v)g(v) = \frac{1}{f(v)}. 따라서 몫의 미분법에 의해 다음을 얻는다. g′(v)=f(v)⋅0−1⋅f′(v)f(v)2=−f′(v)f(v)2 .g'(v) = \frac{f(v) \cdot 0 - 1 \cdot f'(v)}{f(v)^2} = -\frac{f'(v)}{f(v)^2}\,. 또한 주어진 값을 이용하면 g(80)=1f(80)=10.05=20g(80) = \frac{1}{f(80)} = \frac{1}{0.05} = 20 킬로미터/리터이고, g′(80)=−f′(80)f(80)2=−0.00040.052=−0.16g'(80) = -\frac{f'(80)}{f(80)^2} = -\frac{0.0004}{0.05^2} = -0.16 이다. 여기서 g′(80)g'(80) 의 단위는 “킬로미터/리터/(킬로미터/시)”임에 주의한다. (b) h(v)h(v) 의 단위는 “리터/시”이고 f(v)f(v) 의 단위는 “리터/킬로미터”이므로, f(v)f(v) 에 vv (단위는 “킬로미터/시”)를 곱하면 v⋅f(v)v \cdot f(v) 의 단위가 h(v)h(v) 의 단위와 일치한다. 따라서 h(v)=v⋅f(v) .h(v) = v \cdot f(v)\,. 곱의 미분법에 의해 다음을 얻는다. h′(v)=v⋅ddv[f(v)]+ddv[v]⋅f(v)=v⋅f′(v)+1⋅f(v) .h'(v) = v \cdot \frac{d}{dv}[f(v)] + \frac{d}{dv}[v] \cdot f(v) = v \cdot f'(v) + 1 \cdot f(v)\,. ff 의 함숫값과 미분계수를 이용하면 h(80)=80⋅0.05=4h(80) = 80 \cdot 0.05 = 4 리터/시이고 h′(80)=80⋅0.0004+0.05=0.082h'(80) = 80 \cdot 0.0004 + 0.05 = 0.082 리터/시/(킬로미터/시)이다. (c) 미적분을 모르는 사람에게 이 함숫값과 미분계수의 의미를 설명하려면 다음과 같이 말할 수 있다.

  • 주어진 값 f(80)=0.05f(80) = 0.05 와 f′(80)=0.0004f'(80) = 0.0004 는 자동차가 시속 8080 킬로미터로 달릴 때 1킬로미터를 가는 데 연료를 0.050.05 리터 사용한다는 것을 알려 준다. 또한 속도가 시속 8080 km보다 시속 1킬로미터 더 빨라질 때마다, 자동차는 1킬로미터당 연료를 약 0.00040.0004 리터 더 사용할 것으로 예상된다.
  • g(80)=20g(80) = 20 과 g′(80)=−0.16g'(80) = -0.16 은 자동차가 시속 8080 킬로미터로 달릴 때 연료 1리터로 2020 킬로미터를 갈 수 있다는 것을 알려 준다. 또한 속도가 시속 8080 km보다 시속 1킬로미터 더 빨라질 때마다, 자동차는 연료 1리터로 갈 수 있는 거리가 약 0.160.16 킬로미터 줄어들 것으로 예상된다.
  • 마지막으로 h(80)=4h(80) = 4 와 h′(80)=0.82h'(80) = 0.82 는 자동차가 시속 8080 킬로미터로 달릴 때 1시간 동안 연료를 44 리터 사용한다는 것을 알려 준다. 또한 속도가 시속 8080 km보다 시속 1킬로미터 더 빨라질 때마다, 자동차는 1시간당 연료를 약 0.0820.082 리터 더 사용할 것으로 예상된다. 이 세 가지 관찰은 모두 본질적으로 같은 내용을 서로 다른 관점에서 말하고 있음에 주의한다. 첫째는 연료 소비량을 리터/킬로미터로 나타낸 것이고, 둘째는 킬로미터/리터로 나타낸 것이며, 마지막은 리터/시로 나타낸 것이다.
원본 교재 풀이(영어)

(a) Observe that the units on g(v)g(v) are “kilometers per liter”. Since the units on f(v)f(v) are “liters per kilometer”, it follows that gg is the reciprocal of ff: g(v)=1f(v)g(v) = \frac{1}{f(v)}. By the quotient rule, we then know that g′(v)=f(v)⋅0−1⋅f′(v)f(v)2=−f′(v)f(v)2 .g'(v) = \frac{f(v) \cdot 0 - 1 \cdot f'(v)}{f(v)^2} = -\frac{f'(v)}{f(v)^2}\,. Further, using the given values we can say that g(80)=1f(80)=10.05=20g(80) = \frac{1}{f(80)} = \frac{1}{0.05} = 20 kilometers per liter, and g′(80)=−f′(80)f(80)2=−0.00040.052=−0.16g'(80) = -\frac{f'(80)}{f(80)^2} = -\frac{0.0004}{0.05^2} = -0.16. Note that the units on g′(80)g'(80) are “kilometers per liter per kilometer per hour”. (b) Since the units on h(v)h(v) are “liters per hour”, and the units on f(v)f(v) are “liters per kilometer”, we note that if we multiply f(v)f(v) by vv (whose units are “kilometers per hour”), we get that the units on v⋅f(v)v \cdot f(v) match the units of h(v)h(v). Thus, h(v)=v⋅f(v) .h(v) = v \cdot f(v)\,. By the product rule, it follows that h′(v)=v⋅ddv[f(v)]+ddv[v]⋅f(v)=v⋅f′(v)+1⋅f(v) .h'(v) = v \cdot \frac{d}{dv}[f(v)] + \frac{d}{dv}[v] \cdot f(v) = v \cdot f'(v) + 1 \cdot f(v)\,. Using the known function and derivative values of ff, we determine that h(80)=80⋅0.05=4h(80) = 80 \cdot 0.05 = 4 liters per hour and h′(80)=80⋅0.0004+0.05=0.082h'(80) = 80 \cdot 0.0004 + 0.05 = 0.082 liters per hour per kilometer per hour. (c) To explain the meaning of these function and derivative values to someone who doesn't know calculus, we could say something like the following:

  • The given values of f(80)=0.05f(80) = 0.05 and f′(80)=0.0004f'(80) = 0.0004 tell us that when the car is going 8080 kilometers per hour, it is using 0.050.05 liters of fuel for every kilometer it travels. In addition, for each additional kilometer per hour of velocity above 8080 kph, we expect that the car will use about an additional 0.00040.0004 liters of fuel per kilometer.
  • The values of g(80)=20g(80) = 20 and g′(80)=−0.16g'(80) = -0.16 tell us that when the car is going 8080 kilometers per hour, it is able to travel 2020 kilometers for each liter of fuel used. In addition, for each additional kilometer per hour of velocity above 8080 kph, we expect that the car will be able to travel about 0.160.16 fewer kilometers per liter of fuel.
  • Finally, the values of h(80)=4h(80) = 4 and h′(80)=0.82h'(80) = 0.82 tell us that when the car is going 8080 kilometers per hour, it is using 44 liters of fuel for every hour it travels. In addition, for each additional kilometer per hour of velocity above 8080 kph, we expect that the car will ues about 0.0820.082 more liters of fuel per hour. Note that all three of these observations are saying fundamentally the same thing, just from different perspectives: the first regards fuel consumption measured in liters per kilometer; the second regards fuel consumption in kilometers per liter; and the last regards fuel consumption in liters per hour.
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# 곱과 몫의 미분법활용자동 분류
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