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

14문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 3.5절 · 9번우리말 풀이

다음 함수에 대하여 dydx\frac{dy}{dx} 를 구하세요.

y=1−cot⁡x1+cot⁡xy=\frac{1-\cot x}{1+\cot x}

영어 원문 보기

For the following exercises, find dydx\frac{dy}{dx} for the given functions.

y=1−cot⁡x1+cot⁡xy=\frac{1-\cot x}{1+\cot x}

풀이 보기

분수식이므로 몫의 미분법 (uv)′=u′v−uv′v2\left(\frac{u}{v}\right)'=\frac{u'v-uv'}{v^2} 을 쓰고, (cot⁡x)′=−csc⁡2x(\cot x)'=-\csc^2x 를 이용해요.

  1. 1

    분자 u=1−cot⁡xu=1-\cot x, 분모 v=1+cot⁡xv=1+\cot x 로 놓아요. (cot⁡x)′=−csc⁡2x(\cot x)'=-\csc^2x 이므로

    u′=csc⁡2x,v′=−csc⁡2xu'=\csc^2x,\qquad v'=-\csc^2x

  2. 2

    몫의 미분법에 넣어요.

    dydx=csc⁡2x(1+cot⁡x)−(1−cot⁡x)(−csc⁡2x)(1+cot⁡x)2\frac{dy}{dx}=\frac{\csc^2x(1+\cot x)-(1-\cot x)(-\csc^2x)}{(1+\cot x)^2}

  3. 3

    분자에서 csc⁡2x\csc^2x 로 묶고 정리해요.

    csc⁡2x[(1+cot⁡x)+(1−cot⁡x)]=2csc⁡2x\csc^2x\big[(1+\cot x)+(1-\cot x)\big]=2\csc^2x

    따라서

    dydx=2csc⁡2x(1+cot⁡x)2\frac{dy}{dx}=\frac{2\csc^2x}{(1+\cot x)^2}

답

dydx=2csc⁡2x(1+cot⁡x)2\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{2\csc^{2}x}{(1+\cot x)^{2}}

자주 하는 실수

(cot⁡x)′(\cot x)' 의 부호 −- 를 빠뜨리거나, 몫의 미분법에서 분자의 빼는 순서를 바꿔요.

원본 교재 풀이(영어)

dydx=2csc⁡2x(1+cot⁡x)2\frac{dy}{dx}=\frac{2{\csc }^{2}x}{{(1+\cot x)}^{2}}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.5절 · 1번
# 삼각함수의 미분계산보통
2.OpenStax 1권 · 3.5절 · 17번우리말 풀이

다음 함수에 대하여 d2ydx2\frac{d^{2}y}{dx^{2}} 를 구하세요.

y=xsin⁡x−cos⁡xy=x\sin x-\cos x

영어 원문 보기

For the following exercises, find d2ydx2\frac{{d}^{2}y}{d{x}^{2}} for the given functions.

y=xsin⁡x−cos⁡xy=x\sin x-\cos x

답 쓰고 채점
풀이 보기

이계도함수는 미분을 두 번 하면 돼요. 한 번 미분한 결과를 다시 미분해요.

  1. 1

    먼저 한 번 미분해요. xsin⁡xx\sin x 는 곱의 미분법, (−cos⁡x)′=sin⁡x(-\cos x)'=\sin x 예요.

    dydx=sin⁡x+xcos⁡x+sin⁡x=2sin⁡x+xcos⁡x\frac{dy}{dx}=\sin x+x\cos x+\sin x=2\sin x+x\cos x

  2. 2

    한 번 더 미분해요. (2sin⁡x)′=2cos⁡x(2\sin x)'=2\cos x 이고 xcos⁡xx\cos x 는 곱의 미분법으로 cos⁡x−xsin⁡x\cos x-x\sin x 예요.

    d2ydx2=2cos⁡x+cos⁡x−xsin⁡x=3cos⁡x−xsin⁡x\frac{d^2y}{dx^2}=2\cos x+\cos x-x\sin x=3\cos x-x\sin x

답

d2ydx2=3cos⁡x−xsin⁡x\dfrac{d^{2}y}{dx^{2}}=3\cos x-x\sin x

자주 하는 실수

(cos⁡x)′(\cos x)' 의 부호를 틀리거나 첫 번째 미분에서 sin⁡x\sin x 가 두 번 나오는 것을 놓쳐요.

원본 교재 풀이(영어)

3cos⁡x−xsin⁡x3\cos x-x\sin x

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 2.2절 · 6번
# 삼각함수의 미분계산보통
3.OpenStax 1권 · 3.5절 · 25번우리말 풀이

f(x)=cot⁡xf(x)=\cot x 라 하자. 0<x<2π0<x<2\pi 에서 접선이 직선 y=−2xy=-2x 와 평행한 점들을 그래프 위에서 구하세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=cot⁡x.f(x)=\cot x. Determine the points on the graph of ff for 0<x<2π0<x<2\pi where the tangent line(s) is (are) parallel to the line y=−2x.y=-2x.

답 쓰고 채점
풀이 보기

평행한 직선은 기울기가 같으므로 f′(x)=−2f'(x)=-2 를 만족하는 xx 를 찾아요.

  1. 1

    직선 y=−2xy=-2x 의 기울기는 −2-2 예요. 평행한 접선도 기울기가 −2-2 이므로 f′(x)=−2f'(x)=-2 인 xx 를 구하면 돼요.

  2. 2

    f′(x)=−csc⁡2xf'(x)=-\csc^2x 이므로

    −csc⁡2x=−2 ⟹ csc⁡2x=2 ⟹ sin⁡2x=12-\csc^2x=-2\ \Longrightarrow\ \csc^2x=2\ \Longrightarrow\ \sin^2x=\frac12

  3. 3

    sin⁡x=±22\sin x=\pm\dfrac{\sqrt2}{2} 이고 0<x<2π0<x<2\pi 이므로 x=π4, 3π4, 5π4, 7π4x=\dfrac{\pi}{4},\ \dfrac{3\pi}{4},\ \dfrac{5\pi}{4},\ \dfrac{7\pi}{4} 네 개예요.

  4. 4

    각 xx 에 대한 f(x)=cot⁡xf(x)=\cot x 의 값을 구해 점을 완성해요.

    cot⁡π4=1, cot⁡3π4=−1, cot⁡5π4=1, cot⁡7π4=−1\cot\frac{\pi}{4}=1,\ \cot\frac{3\pi}{4}=-1,\ \cot\frac{5\pi}{4}=1,\ \cot\frac{7\pi}{4}=-1

답

(π4,1), (3π4,−1), (5π4,1), (7π4,−1)\left(\frac{\pi}{4},1\right),\ \left(\frac{3\pi}{4},-1\right),\ \left(\frac{5\pi}{4},1\right),\ \left(\frac{7\pi}{4},-1\right)

자주 하는 실수

sin⁡x=22\sin x=\frac{\sqrt2}{2} 인 경우만 구하고 sin⁡x=−22\sin x=-\frac{\sqrt2}{2} 인 경우를 빠뜨려요.

원본 교재 풀이(영어)

(π4,1),(3π4,−1),(5π4,1),(7π4,−1)\left(\frac{\pi }{4}, 1\right), \left(\frac{3\pi }{4}, -1\right), \left(\frac{5\pi }{4}, 1\right), \left(\frac{7\pi }{4}, -1\right)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.5절 · 17번
# 삼각함수의 미분계산보통
4.CLP-1 · 2.8절 · 3번우리말 번역

f(x)=sin⁡x+cos⁡x+tan⁡xf(x)=\sin x + \cos x +\tan x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=sin⁡x+cos⁡x+tan⁡xf(x)=\sin x + \cos x +\tan x.

정답·풀이 보기

사인 함수, 코사인 함수, 탄젠트 함수의 도함수는 외워 두어야 한다.

f′(x)=cos⁡x−sin⁡x+sec⁡2xf'(x)=\cos x - \sin x + \sec^2 x

원본 교재 풀이(영어)

You should memorize the derivatives of sine, cosine, and tangent.

f′(x)=cos⁡x−sin⁡x+sec⁡2xf'(x)=\cos x - \sin x + \sec^2 x

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 1번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
5.CLP-1 · 2.8절 · 4번우리말 번역

함수 f(x)=sin⁡x+cos⁡xf(x)=\sin x + \cos x 가 수평인 접선을 갖는 xx 의 값은 무엇인가요?

영어 원문 보기

For which values of xx does the function f(x)=sin⁡x+cos⁡xf(x)=\sin x + \cos x have a horizontal tangent?

정답·풀이 보기

f′(x)=cos⁡x−sin⁡xf'(x)=\cos x - \sin x 이므로 f′(x)=0f'(x)=0 인 것은 sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x 일 때와 정확히 같다. 이는 π/4\pi/4 에서 성립하며, 5π/45\pi/4 에서도 성립한다. 단위원을 살펴보면, 어떤 정수 nn 에 대해 x=π4+πnx = \frac{\pi}{4}+\pi n 일 때마다 sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x 임이 분명하다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=cos⁡x−sin⁡xf'(x)=\cos x - \sin x, so f′(x)=0f'(x)=0 precisely when sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x. This happens at π/4\pi/4, but it also happens at 5π/45\pi/4. By looking at the unit circle, it is clear that sin⁡x=cos⁡x\sin x = \cos x whenever x=π4+πnx = \frac{\pi}{4}+\pi n for some integer nn.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 5번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
6.CLP-1 · 2.8절 · 5번우리말 번역

f(x)=sin⁡2x+cos⁡2xf(x)=\sin^2 x + \cos^2 x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=sin⁡2x+cos⁡2xf(x)=\sin^2 x + \cos^2 x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
  • 풀이 1: f(x)=sin⁡2x+cos⁡2x=1f(x)=\sin^2x+\cos^2x=1 이므로 f′(x)=ddx{1}=0f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{1\}=0 이다.
  • 풀이 2: 제곱한 함수의 도함수 공식을 이용하면,

f′(x)=2sin⁡xcos⁡x+2cos⁡x(−sin⁡x)=2sin⁡xcos⁡x−2sin⁡xcos⁡x=0.\begin{aligned} f'(x)=2\sin x \cos x + 2\cos x(- \sin x)=2\sin x \cos x - 2 \sin x \cos x =0. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: f(x)=sin⁡2x+cos⁡2x=1f(x)=\sin^2x+\cos^2x=1, so f′(x)=ddx{1}=0f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{1\}=0.
  • Solution 2: Using the formula for the derivative of a squared function,

f′(x)=2sin⁡xcos⁡x+2cos⁡x(−sin⁡x)=2sin⁡xcos⁡x−2sin⁡xcos⁡x=0.\begin{aligned} f'(x)=2\sin x \cos x + 2\cos x(- \sin x)=2\sin x \cos x - 2 \sin x \cos x =0. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 19번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
7.CLP-1 · 2.8절 · 6번우리말 번역

f(x)=2sin⁡xcos⁡xf(x)=2\sin x \cos x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=2sin⁡xcos⁡xf(x)=2\sin x \cos x.

정답·풀이 보기

2sin⁡xcos⁡x=sin⁡(2x)2\sin x \cos x = \sin (2x) 인 것은 사실이지만, 우리는 sin⁡(2x)\sin(2x) 의 도함수를 알지 못한다. 따라서 곱의 미분법을 이용한다: f′(x)=2cos⁡xcos⁡x+2sin⁡x(−sin⁡x)=2(cos⁡2x−sin⁡2x).f'(x)=2\cos x \cos x+2\sin x (-\sin x)=2(\cos^2 x - \sin ^2 x).

원본 교재 풀이(영어)

It is true that 2sin⁡xcos⁡x=sin⁡(2x)2\sin x \cos x = \sin (2x), but we don't know the derivative of sin⁡(2x)\sin(2x). So, we use the product rule: f′(x)=2cos⁡xcos⁡x+2sin⁡x(−sin⁡x)=2(cos⁡2x−sin⁡2x).f'(x)=2\cos x \cos x+2\sin x (-\sin x)=2(\cos^2 x - \sin ^2 x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 27번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
8.CLP-1 · 2.8절 · 8번우리말 번역

f(x)=2sin⁡x+3tan⁡xcos⁡x+tan⁡xf(x) = \dfrac{2\sin x + 3 \tan x}{\cos x + \tan x} 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=2sin⁡x+3tan⁡xcos⁡x+tan⁡xf(x) = \dfrac{2\sin x + 3 \tan x}{\cos x + \tan x}

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 사용한다.

f′(x)=(cos⁡x+tan⁡x)(2cos⁡x+3sec⁡2x)−(2sin⁡x+3tan⁡x)(−sin⁡x+sec⁡2x)(cos⁡x+tan⁡x)2=2cos⁡2x+3cos⁡xsec⁡2x+2cos⁡xtan⁡x+3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2    +2sin⁡2x−2sin⁡xsec⁡2x+3sin⁡xtan⁡x−3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2=2+3sec⁡x+2sin⁡x−2tan⁡xsec⁡x+3sin⁡xtan⁡x(cos⁡x+tan⁡x)2\begin{aligned} f'(x)&=\dfrac{(\cos x + \tan x)(2\cos x + 3 \sec^2 x)-(2\sin x+3\tan x)(-\sin x + \sec^2 x)}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2\cos^2x+3\cos x \sec^2 x + 2 \cos x \tan x + 3 \tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &~~~~ +\frac{2\sin^2x-2\sin x \sec^2x+3\sin x \tan x -3\tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2+3 \sec x + 2 \sin x -2\tan x \sec x+3\sin x \tan x }{(\cos x + \tan x)^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the quotient rule.

f′(x)=(cos⁡x+tan⁡x)(2cos⁡x+3sec⁡2x)−(2sin⁡x+3tan⁡x)(−sin⁡x+sec⁡2x)(cos⁡x+tan⁡x)2=2cos⁡2x+3cos⁡xsec⁡2x+2cos⁡xtan⁡x+3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2    +2sin⁡2x−2sin⁡xsec⁡2x+3sin⁡xtan⁡x−3tan⁡xsec⁡2x(cos⁡x+tan⁡x)2=2+3sec⁡x+2sin⁡x−2tan⁡xsec⁡x+3sin⁡xtan⁡x(cos⁡x+tan⁡x)2\begin{aligned} f'(x)&=\dfrac{(\cos x + \tan x)(2\cos x + 3 \sec^2 x)-(2\sin x+3\tan x)(-\sin x + \sec^2 x)}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2\cos^2x+3\cos x \sec^2 x + 2 \cos x \tan x + 3 \tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &~~~~ +\frac{2\sin^2x-2\sin x \sec^2x+3\sin x \tan x -3\tan x \sec^2 x}{(\cos x + \tan x)^2}\\ &=\frac{2+3 \sec x + 2 \sin x -2\tan x \sec x+3\sin x \tan x }{(\cos x + \tan x)^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 12번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
9.CLP-1 · 2.8절 · 9번우리말 번역

f(x)=5sec⁡x+1exf(x) = \dfrac{5\sec x+1}{e^x} 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=5sec⁡x+1exf(x) = \dfrac{5\sec x+1}{e^x}.

정답·풀이 보기

몫의 미분법을 사용한다.

f′(x)=ex(5sec⁡xtan⁡x)−(5sec⁡x+1)ex(ex)2=5sec⁡xtan⁡x−5sec⁡x−1ex\begin{aligned} f'(x) &= \frac{e^x(5\sec x \tan x)-(5\sec x + 1) e^x}{(e^{x})^2}\\ &=\frac{5\sec x \tan x - 5 \sec x - 1}{e^x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the quotient rule.

f′(x)=ex(5sec⁡xtan⁡x)−(5sec⁡x+1)ex(ex)2=5sec⁡xtan⁡x−5sec⁡x−1ex\begin{aligned} f'(x) &= \frac{e^x(5\sec x \tan x)-(5\sec x + 1) e^x}{(e^{x})^2}\\ &=\frac{5\sec x \tan x - 5 \sec x - 1}{e^x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 15번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
10.CLP-1 · 2.8절 · 10번우리말 번역

f(x)=(ex+cot⁡x)(5x6−csc⁡x)f(x)=(e^x+\cot x)(5x^6-\csc x) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=(ex+cot⁡x)(5x6−csc⁡x)f(x)=(e^x+\cot x)(5x^6-\csc x).

정답·풀이 보기

곱의 미분법을 사용한다:

f′(x)=(ex+cot⁡x)(30x5+csc⁡xcot⁡x)+(ex−csc⁡2x)(5x6−csc⁡x)\begin{aligned} f'(x)&=(e^x+\cot x)(30x^5+\csc x \cot x)+(e^x-\csc^2x)(5x^6-\csc x) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the product rule:

f′(x)=(ex+cot⁡x)(30x5+csc⁡xcot⁡x)+(ex−csc⁡2x)(5x6−csc⁡x)\begin{aligned} f'(x)&=(e^x+\cot x)(30x^5+\csc x \cot x)+(e^x-\csc^2x)(5x^6-\csc x) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 13번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
11.CLP-1 · 2.8절 · 11번우리말 번역

f(θ)=sin⁡(π2−θ)f(\theta)=\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(θ)=sin⁡(π2−θ)f(\theta)=\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

이 함수는 주어진 형태 그대로는 미분하는 방법을 알 수 없지만, 항등식을 이용하면 된다. sin⁡(π2−θ)=cos⁡θ\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right)=\cos \theta 이므로 f′(θ)=ddθ{cos⁡θ}=−sin⁡(θ)f'(\theta)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta}\{\cos \theta\}=-\sin(\theta) 임을 알 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

We don't know how to differentiate this function as it is written, but an identity helps us. Since sin⁡(π2−θ)=cos⁡θ\sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta \right)=\cos \theta, we see f′(θ)=ddθ{cos⁡θ}=−sin⁡(θ)f'(\theta)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta}\{\cos \theta\}=-\sin(\theta).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 10번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
12.CLP-1 · 2.8절 · 12번우리말 번역

f(x)=sin⁡(−x)+cos⁡(−x)f(x)=\sin(-x)+\cos(-x) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=sin⁡(−x)+cos⁡(−x)f(x)=\sin(-x)+\cos(-x).

정답·풀이 보기

sin⁡x\sin x 의 도함수는 알지만 sin⁡(−x)\sin(-x) 의 도함수는 모른다. 따라서 항등식을 이용하여 f(x)f(x) 를 다시 쓴다:

f(x)=sin⁡(−x)+cos⁡(−x)=−sin⁡x+cos⁡xf′(x)=−cos⁡x−sin⁡x\begin{aligned} f(x)&=\sin(-x)+\cos(-x)\\ &=-\sin x + \cos x\\ f'(x)&=-\cos x - \sin x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We know the derivative of sin⁡x\sin x, but not of sin⁡(−x)\sin(-x). So we re-write f(x)f(x) using identities:

f(x)=sin⁡(−x)+cos⁡(−x)=−sin⁡x+cos⁡xf′(x)=−cos⁡x−sin⁡x\begin{aligned} f(x)&=\sin(-x)+\cos(-x)\\ &=-\sin x + \cos x\\ f'(x)&=-\cos x - \sin x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 9번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
13.CLP-1 · 2.8절 · 13번우리말 번역

s(θ)=cos⁡θ+sin⁡θcos⁡θ−sin⁡θs(\theta)=\dfrac{\cos \theta + \sin \theta}{\cos \theta - \sin\theta} 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate s(θ)=cos⁡θ+sin⁡θcos⁡θ−sin⁡θs(\theta)=\dfrac{\cos \theta + \sin \theta}{\cos \theta - \sin\theta}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

몫의 미분법을 적용한다.

s′(θ)=(cos⁡θ−sin⁡θ)(−sin⁡θ+cos⁡θ)−(cos⁡θ+sin⁡θ)(−sin⁡θ−cos⁡θ)(cos⁡θ−sin⁡θ)2=(cos⁡θ−sin⁡θ)2+(cos⁡θ+sin⁡θ)2(cos⁡θ−sin⁡θ)2=1+(cos⁡θ+sin⁡θcos⁡θ−sin⁡θ)2\begin{aligned} s'(\theta)&=\frac{(\cos \theta-\sin\theta)(-\sin\theta+\cos\theta)-(\cos\theta+\sin\theta)(-\sin\theta-\cos\theta)}{(\cos\theta-\sin\theta)^2}\\ &=\frac{(\cos \theta-\sin\theta)^2+(\cos\theta+\sin\theta)^2}{(\cos\theta-\sin\theta)^2}\\ &=1+\left(\frac{\cos\theta+\sin\theta}{\cos\theta-\sin\theta}\right)^2 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We apply the quotient rule.

s′(θ)=(cos⁡θ−sin⁡θ)(−sin⁡θ+cos⁡θ)−(cos⁡θ+sin⁡θ)(−sin⁡θ−cos⁡θ)(cos⁡θ−sin⁡θ)2=(cos⁡θ−sin⁡θ)2+(cos⁡θ+sin⁡θ)2(cos⁡θ−sin⁡θ)2=1+(cos⁡θ+sin⁡θcos⁡θ−sin⁡θ)2\begin{aligned} s'(\theta)&=\frac{(\cos \theta-\sin\theta)(-\sin\theta+\cos\theta)-(\cos\theta+\sin\theta)(-\sin\theta-\cos\theta)}{(\cos\theta-\sin\theta)^2}\\ &=\frac{(\cos \theta-\sin\theta)^2+(\cos\theta+\sin\theta)^2}{(\cos\theta-\sin\theta)^2}\\ &=1+\left(\frac{\cos\theta+\sin\theta}{\cos\theta-\sin\theta}\right)^2 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 8번
# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류
14.CLP-1 · 2.8절 · 14번우리말 번역

다음 함수

f(x)={cos⁡(x)x≤0ax+bx>0f(x) = \left\{ \begin{array}{cc} \cos(x) & x\le 0\\ ax + b & x> 0\end{array} \right. 가 모든 점에서 미분가능하도록 하는 상수 aa와 bb의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the values of the constants aa and bb for which f(x)={cos⁡(x)x≤0ax+bx>0f(x) = \left\{ \begin{array}{cc} \cos(x) & x\le 0\\ ax + b & x> 0\end{array} \right. is differentiable everywhere.

정답·풀이 보기

ff 가 x=0x=0 에서 미분가능하려면 x=0x=0 에서 연속이기도 해야 한다. 따라서 lim⁡x→0−f(x)=lim⁡x→0+f(x)=f(0)또는lim⁡x→0−cos⁡(x)=lim⁡x→0+(ax+b)=1\lim_{x\to 0^-}f(x) = \lim_{x\to 0^+}f(x) =f(0)\qquad\text{또는}\qquad \lim_{x\to 0^-}\cos(x) = \lim_{x\to 0^+}(ax+b) =1 이고, 즉 b=1b=1 이다. ff 가 x=0x=0 에서 미분가능하려면 극한 lim⁡h→0f(0+h)−f(0)h\lim_{h\to 0}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} 가 존재해야 한다. 이는 두 한쪽 극한

lim⁡h→0−f(0+h)−f(0)h=lim⁡h→0−cos⁡(h)−cos⁡(0)h그리고lim⁡h→0+f(0+h)−f(0)h=lim⁡h→0+(ah+b)−cos⁡(0)h=ab=1이므로가 존재하고 서로 같을 때, 그리고 그때에 한해 성립한다. cos⁡(x) 는 x=0 에서 미분가능하므로lim⁡h→0−cos⁡(h)−cos⁡(0)h=ddxcos⁡(x)∣x=0=−sin⁡(x)∣x=0=0\begin{aligned} \lim_{h\to 0^-}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} &=\lim_{h\to 0^-}\frac{\cos(h)-\cos(0)}{h} \\ \text{그리고} \\ \lim_{h\to 0^+}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} &=\lim_{h\to 0^+}\frac{(ah+b)-\cos(0)}{h} =a\qquad\text{$b=1$이므로} \\ \text{가 존재하고 서로 같을 때, 그리고 그때에 한해 성립한다. $\cos(x)$ 는 $x=0$ 에서 미분가능하므로} \\ \lim_{h\to 0^-}\frac{\cos(h)-\cos(0)}{h} &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\cos(x)\bigg|_{x=0} = -\sin(x)\Big|_{x=0}=0 \end{aligned}

따라서 a=0a=0, b=1b=1 이어야 한다.

원본 교재 풀이(영어)

In order for ff to be differentiable at x=0x=0, it must also be continuous at x=0x=0. This forces lim⁡x→0−f(x)=lim⁡x→0+f(x)=f(0)orlim⁡x→0−cos⁡(x)=lim⁡x→0+(ax+b)=1\lim_{x\to 0^-}f(x) = \lim_{x\to 0^+}f(x) =f(0)\qquad\text{or}\qquad \lim_{x\to 0^-}\cos(x) = \lim_{x\to 0^+}(ax+b) =1 or b=1b=1. In order for ff to be differentiable at x=0x=0, we need the limit lim⁡h→0f(0+h)−f(0)h\lim_{h\to 0}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} to exist. This is the case if and only if the two one–sided limits

lim⁡h→0−f(0+h)−f(0)h=lim⁡h→0−cos⁡(h)−cos⁡(0)handlim⁡h→0+f(0+h)−f(0)h=lim⁡h→0+(ah+b)−cos⁡(0)h=asince b=1exist and are equal. Because cos⁡(x) is differentiable at x=0 we havelim⁡h→0−cos⁡(h)−cos⁡(0)h=ddxcos⁡(x)∣x=0=−sin⁡(x)∣x=0=0\begin{aligned} \lim_{h\to 0^-}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} &=\lim_{h\to 0^-}\frac{\cos(h)-\cos(0)}{h} \\ \text{and} \\ \lim_{h\to 0^+}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} &=\lim_{h\to 0^+}\frac{(ah+b)-\cos(0)}{h} =a\qquad\text{since $b=1$} \\ \text{exist and are equal. Because $\cos(x)$ is differentiable at $x=0$ we have} \\ \lim_{h\to 0^-}\frac{\cos(h)-\cos(0)}{h} &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\cos(x)\bigg|_{x=0} = -\sin(x)\Big|_{x=0}=0 \end{aligned}

So, we need a=0a=0 and b=1b=1.

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# 삼각함수의 미분계산보통자동 분류