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

12문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-1 · 2.8절 · 16번우리말 번역

lim⁡x→2015(cos⁡(x)−cos⁡(2015)x−2015)\displaystyle \lim_{x\to 2015}\left( \dfrac{\cos(x)-\cos(2015)}{x-2015}\right) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→2015(cos⁡(x)−cos⁡(2015)x−2015).\displaystyle \lim_{x\to 2015}\left( \dfrac{\cos(x)-\cos(2015)}{x-2015}\right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

이 극한은 함수 f(x)=cos⁡(x)f(x)=\cos(x) 의 x=2015x=2015 에서의 미분계수를 나타낸다. 이를 확인하려면 a=2015a=2015, f(x)=cos⁡xf(x)=\cos x 로 하여 미분계수의 정의를 그대로 사용하면 된다.

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{cos⁡x}∣2015=lim⁡x→2015cos⁡(x)−cos⁡(2015)x−2015\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos x\}\right|_{2015} &= \lim_{x\to2015}\frac{\cos(x)-\cos(2015)}{x-2015} \end{aligned}

f(x)f(x) 의 도함수는 −sin⁡(x)-\sin(x) 이므로, x=2015x=2015 에서의 값은 정확히 −sin⁡(2015)-\sin(2015) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

This limit represents the derivative computed at x=2015x=2015 of the function f(x)=cos⁡(x)f(x)=\cos(x). To see this, simply use the definition of the derivative at a=2015a=2015 with f(x)=cos⁡xf(x)=\cos x:

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{cos⁡x}∣2015=lim⁡x→2015cos⁡(x)−cos⁡(2015)x−2015\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos x\}\right|_{2015} &= \lim_{x\to2015}\frac{\cos(x)-\cos(2015)}{x-2015} \end{aligned}

Since the derivative of f(x)f(x) is −sin⁡(x)-\sin(x), its value at x=2015x=2015 is exactly −sin⁡(2015)-\sin(2015).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.5절 · 35번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
2.CLP-1 · 2.8절 · 17번우리말 번역

lim⁡x→π/3(cos⁡(x)−1/2x−π/3)\displaystyle \lim_{x\to \pi/3}\left( \dfrac{\cos(x)-1/2}{x-\pi/3}\right) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→π/3(cos⁡(x)−1/2x−π/3).\displaystyle \lim_{x\to \pi/3}\left( \dfrac{\cos(x)-1/2}{x-\pi/3}\right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

이 극한은 함수 f(x)=cos⁡xf(x)=\cos x 의 x=π/3x=\pi/3 에서의 미분계수를 나타낸다. 이는 f(x)=cos⁡xf(x)=\cos x 일 때 a=π/3a=\pi/3 에서의 미분계수의 정의를 이용하면 알 수 있다:

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{cos⁡x}∣π/3=lim⁡x→π/3cos⁡(x)−cos⁡(π/3)x−π/3=lim⁡x→π/3cos⁡(x)−1/2x−π/3\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos x\}\right|_{\pi/3} &= \lim_{x\to\pi/3}\frac{\cos(x)-\cos(\pi/3)}{x-\pi/3}\\ &=\lim_{x\to\pi/3} \frac{\cos(x)-1/2}{x-\pi/3} \end{aligned}

f(x)f(x) 의 도함수가 −sin⁡x-\sin x 이므로, x=π/3x=\pi/3 에서의 값은 정확히 −sin⁡(π/3)=−3/2-\sin(\pi/3)=-\sqrt{3}/2 이다.

원본 교재 풀이(영어)

This limit represents the derivative computed at x=π/3x=\pi/3 of the function f(x)=cos⁡xf(x)=\cos x. To see this, simply use the definition of the derivative at a=π/3a=\pi/3 with f(x)=cos⁡xf(x)=\cos x:

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{cos⁡x}∣π/3=lim⁡x→π/3cos⁡(x)−cos⁡(π/3)x−π/3=lim⁡x→π/3cos⁡(x)−1/2x−π/3\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos x\}\right|_{\pi/3} &= \lim_{x\to\pi/3}\frac{\cos(x)-\cos(\pi/3)}{x-\pi/3}\\ &=\lim_{x\to\pi/3} \frac{\cos(x)-1/2}{x-\pi/3} \end{aligned}

Since the derivative of f(x)f(x) is −sin⁡x-\sin x, then its value at x=π/3x=\pi/3 is exactly −sin⁡(π/3)=−3/2-\sin(\pi/3)=-\sqrt{3}/2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 16번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
3.CLP-1 · 2.8절 · 18번우리말 번역

lim⁡x→π(sin⁡(x)x−π)\displaystyle \lim_{x\to \pi}\left(\dfrac{\sin(x)}{x-\pi}\right) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→π(sin⁡(x)x−π).\displaystyle \lim_{x\to \pi}\left(\dfrac{\sin(x)}{x-\pi}\right).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

이 극한은 함수 f(x)=sin⁡(x)f(x)=\sin(x) 의 x=πx=\pi 에서의 미분계수를 나타낸다. 이는 f(x)=sin⁡xf(x)=\sin x 일 때 a=πa=\pi 에서의 미분계수의 정의를 이용하면 알 수 있다:

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{sin⁡x}∣π=lim⁡x→πsin⁡(x)−sin⁡(π)x−π=lim⁡x→πsin⁡(x)x−π\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sin x\}\right|_{\pi} &=\lim_{x\to\pi} \frac{\sin(x)-\sin(\pi)}{x-\pi}\\ &=\lim_{x\to\pi} \frac{\sin(x)}{x-\pi} \end{aligned}

f(x)f(x) 의 도함수가 cos⁡(x)\cos(x) 이므로, x=πx=\pi 에서의 값은 정확히

cos⁡(π)=−1\cos(\pi)=-1 이다.

원본 교재 풀이(영어)

This limit represents the derivative computed at x=πx=\pi of the function f(x)=sin⁡(x)f(x)=\sin(x). To see this, simply use the definition of the derivative at a=πa=\pi with f(x)=sin⁡xf(x)=\sin x:

ddx{f(x)}∣a=lim⁡x→af(x)−f(a)x−addx{sin⁡x}∣π=lim⁡x→πsin⁡(x)−sin⁡(π)x−π=lim⁡x→πsin⁡(x)x−π\begin{aligned} \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(x)\}\right|_{a} &= \lim_{x \to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\\ \left.\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sin x\}\right|_{\pi} &=\lim_{x\to\pi} \frac{\sin(x)-\sin(\pi)}{x-\pi}\\ &=\lim_{x\to\pi} \frac{\sin(x)}{x-\pi} \end{aligned}

Since the derivative of f(x)f(x) is cos⁡(x)\cos(x), then its value at x=πx=\pi is exactly

cos⁡(π)=−1\cos(\pi)=-1.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 3번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
4.CLP-1 · 2.8절 · 19번우리말 번역

사인과 코사인의 도함수를 이미 알고 있을 때, 몫의 미분법을 이용하여 탄젠트의 도함수를 구하는 방법을 보이세요.

영어 원문 보기

Show how you can use the quotient rule to find the derivative of tangent, if you already know the derivatives of sine and cosine.

정답·풀이 보기

tan⁡θ=sin⁡θcos⁡θSo, using the quotient rule,ddθ{tan⁡θ}=cos⁡θcos⁡θ−sin⁡θ(−sin⁡θ)cos⁡2θ=cos⁡2θ+sin⁡2θcos⁡2θ=(1cos⁡θ)2=sec⁡2θ\begin{aligned} \tan \theta &= \dfrac{\sin \theta}{\cos \theta} \\ \text{So, using the quotient rule,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta}\{\tan \theta\}&=\frac{\cos\theta\cos\theta-\sin\theta(-\sin\theta)}{\cos^2\theta} =\frac{\cos^2\theta+\sin^2\theta}{\cos^2\theta}\\ &=\left(\frac{1}{\cos \theta}\right)^2=\sec^2\theta \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

tan⁡θ=sin⁡θcos⁡θSo, using the quotient rule,ddθ{tan⁡θ}=cos⁡θcos⁡θ−sin⁡θ(−sin⁡θ)cos⁡2θ=cos⁡2θ+sin⁡2θcos⁡2θ=(1cos⁡θ)2=sec⁡2θ\begin{aligned} \tan \theta &= \dfrac{\sin \theta}{\cos \theta} \\ \text{So, using the quotient rule,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta}\{\tan \theta\}&=\frac{\cos\theta\cos\theta-\sin\theta(-\sin\theta)}{\cos^2\theta} =\frac{\cos^2\theta+\sin^2\theta}{\cos^2\theta}\\ &=\left(\frac{1}{\cos \theta}\right)^2=\sec^2\theta \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.5절 · 15번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
5.CLP-1 · 2.8절 · 20번우리말 번역

함수 f(x)={ax+bx<0 일 때6cos⁡x2+sin⁡x+cos⁡xx≥0 일 때f(x)=\left\{\begin{array}{ll} ax+b& x<0\text{ 일 때}\\ \frac{6\cos x}{2+\sin x+\cos x}& x\ge 0\text{ 일 때} \end{array}\right. 의 도함수가 모든 xx 에 대해 존재한다. 상수 aa 와 bb 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

The derivative of the function f(x)={ax+bfor x<06cos⁡x2+sin⁡x+cos⁡xfor x≥0f(x)=\left\{\begin{array}{ll} ax+b& \text{for }x<0\\ \frac{6\cos x}{2+\sin x+\cos x}& \text{for }x\ge 0 \end{array}\right. exists for all xx. Determine the values of the constants aa and bb.

정답·풀이 보기

함수 f(x)f(x) 가 x=0x=0 에서 연속이려면 왼쪽 부분의 식 ax+bax+b 와 오른쪽 부분의 식 6cos⁡x2+sin⁡x+cos⁡x\dfrac{6\cos x}{2+\sin x+\cos x} 가 x=0x=0 에서 서로 같아야 한다. 따라서 a×0+b=6cos⁡02+sin⁡0+cos⁡0=63  ⟹  b=2a\times 0+b=\frac{6\cos 0}{2+\sin 0+\cos 0}=\frac{6}{3} \implies \boxed{b=2}

x=0x=0 에서 미분계수 f′(x)f'(x) 가 존재하려면 극한 lim⁡h→0f(h)−f(0)h\displaystyle \lim_{h \rightarrow 0} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} 가 존재해야 한다. 특히 극한 lim⁡h→0−f(h)−f(0)h\displaystyle \lim_{h \rightarrow 0^-} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} 와 lim⁡h→0+f(h)−f(0)h\displaystyle \lim_{h \rightarrow 0^+} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} 가 존재하고 서로 같아야 한다.

h→0−h \to 0^- 일 때 h<0h<0 이므로 f(h)=ah+b=ah+2f(h)=ah+b=ah+2 이다. 따라서 lim⁡h→0−f(h)−f(0)h=lim⁡h→0−(ah+2)−2h=ddx{ax+2}∣x=0=a.\displaystyle \lim_{h\to 0^-}\dfrac{f(h)-f(0)}{h}=\displaystyle \lim_{h\to 0^-}\dfrac{(ah+2)-2}{h}=\left.\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ax+2\right\}\right|_{x=0}=a.

마찬가지로 h→0+h \to 0^+ 일 때 h>0h>0 이므로 f(h)=6cos⁡h1+sin⁡h+cos⁡hf(h)=\dfrac{6\cos h}{1+\sin h + \cos h} 이고 lim⁡h→0+f(h)−f(0)h=ddx{6cos⁡x2+sin⁡x+cos⁡x}∣x=0=−6sin⁡x(2+sin⁡x+cos⁡x)−6cos⁡x(cos⁡x−sin⁡x)(2+sin⁡x+cos⁡x)2∣x=0.\begin{aligned} \displaystyle \lim_{h \rightarrow 0^+} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} &= \left.\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\dfrac{6\cos x}{2+\sin x + \cos x}\right\}\right|_{x=0} \\&=\left.\frac{-6\sin x(2+\sin x+\cos x)-6\cos x(\cos x-\sin x)}{(2+\sin x+\cos x)^2}\right|_{x=0}.\end{aligned}

왼쪽 극한과 오른쪽 극한이 같아야 하므로 a=−6sin⁡0(2+sin⁡0+cos⁡0)−6cos⁡0(cos⁡0−sin⁡0)(2+sin⁡0+cos⁡0)2=−6(2+1)2  ⟹  a=−23a=\frac{-6\sin 0(2+\sin 0+\cos 0)-6\cos 0(\cos 0-\sin 0)}{(2+\sin 0+\cos 0)^2} =\frac{-6}{(2+1)^2}\implies\boxed{a=-\frac{2}{3}}

원본 교재 풀이(영어)

In order for the function f(x)f(x) to be continuous at x=0x=0, the left half formula ax+bax+b and the right half formula 6cos⁡x2+sin⁡x+cos⁡x\dfrac{6\cos x}{2+\sin x+\cos x} must match up at x=0x=0. This forces a×0+b=6cos⁡02+sin⁡0+cos⁡0=63  ⟹  b=2a\times 0+b=\frac{6\cos 0}{2+\sin 0+\cos 0}=\frac{6}{3} \implies \boxed{b=2}

In order for the derivative f′(x)f'(x) to exist at x=0x=0, the limit lim⁡h→0f(h)−f(0)h\displaystyle \lim_{h \rightarrow 0} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} must exist. In particular, the limits lim⁡h→0−f(h)−f(0)h\displaystyle \lim_{h \rightarrow 0^-} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} and lim⁡h→0+f(h)−f(0)h\displaystyle \lim_{h \rightarrow 0^+} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} must exist and be equal to each other.

When h→0−h \to 0^-, this means h<0h<0, so f(h)=ah+b=ah+2f(h)=ah+b=ah+2. So: lim⁡h→0−f(h)−f(0)h=lim⁡h→0−(ah+2)−2h=ddx{ax+2}∣x=0=a.\displaystyle \lim_{h\to 0^-}\dfrac{f(h)-f(0)}{h}=\displaystyle \lim_{h\to 0^-}\dfrac{(ah+2)-2}{h}=\left.\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ax+2\right\}\right|_{x=0}=a.

Similarly, when h→0+h \to 0^+, then h>0h>0, so f(h)=6cos⁡h1+sin⁡h+cos⁡hf(h)=\dfrac{6\cos h}{1+\sin h + \cos h} and lim⁡h→0+f(h)−f(0)h=ddx{6cos⁡x2+sin⁡x+cos⁡x}∣x=0=−6sin⁡x(2+sin⁡x+cos⁡x)−6cos⁡x(cos⁡x−sin⁡x)(2+sin⁡x+cos⁡x)2∣x=0.\begin{aligned} \displaystyle \lim_{h \rightarrow 0^+} \dfrac{f(h)-f(0)}{h} &= \left.\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\dfrac{6\cos x}{2+\sin x + \cos x}\right\}\right|_{x=0} \\&=\left.\frac{-6\sin x(2+\sin x+\cos x)-6\cos x(\cos x-\sin x)}{(2+\sin x+\cos x)^2}\right|_{x=0}.\end{aligned}

Since the limits from the left and right must be equal, this forces a=−6sin⁡0(2+sin⁡0+cos⁡0)−6cos⁡0(cos⁡0−sin⁡0)(2+sin⁡0+cos⁡0)2=−6(2+1)2  ⟹  a=−23a=\frac{-6\sin 0(2+\sin 0+\cos 0)-6\cos 0(\cos 0-\sin 0)}{(2+\sin 0+\cos 0)^2} =\frac{-6}{(2+1)^2}\implies\boxed{a=-\frac{2}{3}}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 21번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
6.CLP-1 · 2.8절 · 21번우리말 번역

f(x)=tan⁡xf(x) = \tan x 의 도함수가 존재하는 xx 의 값은 무엇입니까?

영어 원문 보기

For which values of xx does the derivative of f(x)=tan⁡xf(x) = \tan x exist?

정답·풀이 보기

f′(x)f'(x) 가 존재하려면 f(x)f(x) 가 존재해야 한다. 정수 nn 에 대하여 x=π2+nπx=\frac{\pi}{2}+n\pi 일 때마다 tan⁡x\tan x 가 존재하지 않음은 이미 알고 있다. 조금 더 살펴보면, tan⁡x=sin⁡xcos⁡x\tan x = \frac{\sin x}{\cos x} 이므로 탄젠트가 존재하지 않는 점은 코사인이 0인 점과 정확히 일치한다.

그래프를 보면 탄젠트는 정의역에서 매끄러운 곡선처럼 보이므로, 탄젠트가 정의된 모든 곳에서 그 도함수도 정의된다고 짐작할 수 있다. 이를 확인할 수 있다. f′(x)=sec⁡2x=(1cos⁡x)2f'(x) = \sec^2 x = \left(\frac{1}{\cos x}\right)^2 이다. 실제로 cos⁡x\cos x 가 0이 아닌 곳에서는 f′f' 이 존재한다.

따라서 f′(x)f'(x) 는 어떤 정수 nn 에 대하여 x=π2+nπx=\frac{\pi}{2}+n\pi 인 경우를 제외한 모든 xx 의 값에서 존재한다.

원본 교재 풀이(영어)

In order for f′(x)f'(x) to exist, f(x)f(x) has to exist. We already know that tan⁡x\tan x does not exist whenever x=π2+nπx=\frac{\pi}{2}+n\pi for any integer nn. If we look a little deeper, since tan⁡x=sin⁡xcos⁡x\tan x = \frac{\sin x}{\cos x}, the points where tangent does not exist correspond exactly to the points where cosine is zero.

From its graph, tangent looks like a smooth curve over its domain, so we might guess that everywhere tangent is defined, its derivative is defined. We can check this: f′(x)=sec⁡2x=(1cos⁡x)2f'(x) = \sec^2 x = \left(\frac{1}{\cos x}\right)^2. Indeed, wherever cos⁡x\cos x is nonzero, f′f' exists.

So, f′(x)f'(x) exists for all values of xx except when x=π2+nπx=\frac{\pi}{2}+n\pi for some integer nn.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 22번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
7.CLP-1 · 2.8절 · 22번우리말 번역

10sin⁡(x)x2+x−6\dfrac{10\sin(x)}{x^2+x-6} 의 도함수가 존재하는 xx 의 값은 무엇입니까? 답을 설명하세요.

영어 원문 보기

For what values of xx does the derivative of 10sin⁡(x)x2+x−6\dfrac{10\sin(x)}{x^2+x-6} exist? Explain your answer.

정답·풀이 보기

x2+x−6≠0x^2+x-6\ne 0 일 때마다 이 함수는 미분가능하다. 그 도함수가

10cos⁡(x)⋅(x2+x−6)−10sin⁡(x)⋅(2x+1)(x2+x−6)2,\begin{aligned} \frac{10\cos(x)\cdot (x^2+x-6)-10\sin(x)\cdot (2x+1)}{(x^2+x-6)^2}, \end{aligned}

이고, 이는 x2+x−6=0x^2+x-6=0 이 아닌 한 잘 정의되기 때문이다. x2+x−6=(x−2)(x+3)=0x^2+x-6=(x-2)(x+3)=0 을 풀면 x=2x=2 와 x=−3x=-3 을 얻는다. 따라서 이 함수는 x=2x=2 와 x=−3x=-3 을 제외한 모든 실수 xx 에서 미분가능하다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is differentiable whenever x2+x−6≠0x^2+x-6\ne 0 since the derivative equals

10cos⁡(x)⋅(x2+x−6)−10sin⁡(x)⋅(2x+1)(x2+x−6)2,\begin{aligned} \frac{10\cos(x)\cdot (x^2+x-6)-10\sin(x)\cdot (2x+1)}{(x^2+x-6)^2}, \end{aligned}

which is well-defined unless x2+x−6=0x^2+x-6=0. We solve x2+x−6=(x−2)(x+3)=0,x^2+x-6=(x-2)(x+3)=0, and get x=2x=2 and x=−3x=-3. So, the function is differentiable for all real values xx except for x=2x=2 and for x=−3x=-3.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 23번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
8.CLP-1 · 2.8절 · 23번우리말 번역

xx 의 어떤 값에서 x2+6x+5sin⁡(x)\dfrac{x^2+6x+5}{\sin(x)} 의 도함수가 존재하는지 구하세요. 답을 설명하세요.

영어 원문 보기

For what values of xx does the derivative of x2+6x+5sin⁡(x)\dfrac{x^2+6x+5}{\sin(x)} exist? Explain your answer.

정답·풀이 보기

도함수가 다음과 같으므로 sin⁡(x)≠0\sin(x)\ne 0 일 때마다 이 함수는 미분가능하다.

sin⁡(x)⋅(2x+6)−cos⁡(x)⋅(x2+6x+5)(sin⁡x)2,\begin{aligned} \frac{\sin(x)\cdot (2x+6) - \cos(x)\cdot (x^2+6x+5)}{(\sin x)^2}, \end{aligned}

이 식은 sin⁡x=0\sin x = 0 이 아니면 잘 정의된다. 이는 xx 가 π\pi 의 정수 배일 때 일어난다. 따라서 이 함수는 x=nπx=n\pi 를 제외한 모든 실수 xx 에서 미분가능하다. 여기서 nn 은 임의의 정수이다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is differentiable whenever sin⁡(x)≠0\sin(x)\ne 0 since the derivative equals

sin⁡(x)⋅(2x+6)−cos⁡(x)⋅(x2+6x+5)(sin⁡x)2,\begin{aligned} \frac{\sin(x)\cdot (2x+6) - \cos(x)\cdot (x^2+6x+5)}{(\sin x)^2}, \end{aligned}

which is well-defined unless sin⁡x=0\sin x = 0. This happens when xx is an integer multiple of π\pi. So, the function is differentiable for all real values xx except x=nπ,x=n\pi,, where nn is any integer.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.5절 · 13번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
9.CLP-1 · 2.8절 · 24번우리말 번역

x=π4x=\dfrac{\pi}{4} 에서 y=tan⁡(x)y=\tan(x) 의 그래프에 접하는 직선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the equation of the line tangent to the graph of y=tan⁡(x)y=\tan(x) at x=π4x=\dfrac{\pi}{4}.

정답·풀이 보기

tan⁡(x)\tan(x) 의 도함수는 sec⁡2(x)\sec^2(x) 이고, 이를 x=π4x=\frac{\pi}{4} 에서 계산하면 22 이다. 또한 tan⁡(π/4)=1\tan(\pi/4)=1 이므로 접선의 방정식은

y−1=2⋅(x−π/4).\begin{aligned} y - 1 = 2\cdot (x-\pi/4). \end{aligned}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

We compute the derivative of tan⁡(x)\tan(x) as being sec⁡2(x)\sec^2(x), which evaluated at x=π4x=\frac{\pi}{4} yields 22. Since we also compute tan⁡(π/4)=1\tan(\pi/4)=1, then the equation of the tangent line is

y−1=2⋅(x−π/4).\begin{aligned} y - 1 = 2\cdot (x-\pi/4). \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 25번
# 삼각함수의 미분그래프·표 해석도전자동 분류
10.CLP-1 · 2.8절 · 25번우리말 번역

x=0x=0 에서 y=sin⁡(x)+cos⁡(x)+exy=\sin(x)+\cos(x)+e^x 의 그래프에 접하는 직선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

Find the equation of the line tangent to the graph of y=sin⁡(x)+cos⁡(x)+exy=\sin(x)+\cos(x)+e^x at x=0x=0.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

도함수 y′=cos⁡(x)−sin⁡(x)+exy' = \cos(x)-\sin(x)+e^x 을 구하고, 이를 x=0x=0 에서 계산하면 1−0+1=21-0+1 = 2 이다. 또한 y(0)=0+1+1=2y(0)=0+1+1=2 이므로 접선의 방정식은

y−2=2(x−0)\begin{aligned} y - 2 = 2(x-0) \end{aligned}

즉 y=2x+2y=2x+2 이다.

원본 교재 풀이(영어)

We compute the derivative y′=cos⁡(x)−sin⁡(x)+exy' = \cos(x)-\sin(x)+e^x, which evaluated at x=0x=0 yields 1−0+1=21-0+1 = 2. Since we also compute y(0)=0+1+1=2y(0)=0+1+1=2, the equation of the tangent line is

y−2=2(x−0)\begin{aligned} y - 2 = 2(x-0) \end{aligned}

ie y=2x+2y=2x+2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.5절 · 29번
# 삼각함수의 미분그래프·표 해석도전자동 분류
11.CLP-1 · 2.8절 · 26번우리말 번역

함수 f(x)=exsin⁡xf(x)=e^x\sin x 가 수평인 접선을 갖는 xx 의 값은 무엇인지 구하세요.

영어 원문 보기

For which values of xx does the function f(x)=exsin⁡xf(x)=e^x\sin x have a horizontal tangent line?

정답·풀이 보기

f′(x)=0f'(x)=0 을 풀어야 한다. 즉, ex[sin⁡x+cos⁡x]=0e^x[\sin x + \cos x]=0 이다. exe^x 는 항상 양수이므로 sin⁡x+cos⁡x=0\sin x + \cos x =0 인 모든 점을 찾아야 한다. 즉, sin⁡x=−cos⁡x\sin x = - \cos x 인 xx 의 값을 모두 찾아야 한다. 단위원을 살펴보면 임의의 정수 nn 에 대해 x=3π4+nπx = \frac{3\pi}{4}+n\pi 일 때마다 이것이 성립함을 알 수 있다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

We are asked to solve f′(x)=0f'(x)=0. That is, ex[sin⁡x+cos⁡x]=0e^x[\sin x + \cos x]=0. Since exe^x is always positive, that means we need to find all points where sin⁡x+cos⁡x=0\sin x + \cos x =0. That is, we need to find all values of xx where sin⁡x=−cos⁡x\sin x = - \cos x. Looking at the unit circle, we see this happens whenever x=3π4+nπx = \frac{3\pi}{4}+n\pi for any integer nn.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 30번
# 삼각함수의 미분계산도전자동 분류
12.CLP-1 · 2.8절 · 27번우리말 번역

f(x)={sin⁡xx,x≠01,x=0f(x)=\left\{\begin{array}{ccc} \frac{\sin x}{x}&,&x \neq 0\\ 1&,&x=0 \end{array}\right. 라 하자. f′(0)f'(0) 을 구하거나, 존재하지 않음을 보이세요.

영어 원문 보기

Let f(x)={sin⁡xx,x≠01,x=0f(x)=\left\{\begin{array}{ccc} \frac{\sin x}{x}&,&x \neq 0\\ 1&,&x=0 \end{array}\right. Find f′(0)f'(0), or show that it does not exist.

정답·풀이 보기

먼저, 이 함수는 연속이다. 왜냐하면 lim⁡x→0f(x)=lim⁡x→0sin⁡xx=1=f(0)\lim_{x \to 0} f(x)=\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}=1=f(0) 이기 때문이다. 이것은 확인해 두면 유용하다. 만약 함수가 x=0x=0 에서 불연속이라면 그 점에서 미분가능하지 않다는 것을 바로 알 수 있기 때문이다.

이제 미분계수를 구하자. 극한을 이용한 정의를 사용할 수 있다.

f′(0)=lim⁡h→0f(0+h)−f(0)h 극한이 존재하면=lim⁡h→0f(h)−1h=lim⁡h→0sin⁡hh−1h\begin{aligned} f'(0)&=\lim_{h \to 0}\frac{f(0+h)-f(0)}{h}\qquad\text{ 극한이 존재하면}\\ &=\lim_{h \to 0} \frac{f(h)-1}{h}\\ &=\lim_{h \to 0} \frac{\frac{\sin h}{h}-1}{h} \end{aligned}

hh 가 0에 가까워지면 분자와 분모가 모두 0에 가까워진다. 따라서 이 극한의 값을 구하려면 더 많은 작업이 필요하다. 이용할 수 있는 핵심 아이디어는 교재에서 사인 함수의 도함수를 구할 때 보인 결과이다. hh 가 0에 가까울 때 cos⁡h≤sin⁡hh≤1\cos h \leq \frac{\sin h}{h} \leq 1 이다. 이를 이용해 극한을 위아래로 묶고, 조임 정리를 적용한다.

cos⁡h≤sin⁡hh≤1따라서, cos⁡h−1≤sin⁡hh−1≤1−1=0\begin{aligned} &\cos h&&\leq&&\frac{\sin h}{h}&&\leq&&1\\ \text{따라서, }\qquad&\cos h-1&&\leq&&\frac{\sin h}{h}-1&&\leq&& 1-1=0 \end{aligned}

이고 1h(sin⁡hh−1)\frac{1}{h}\left(\frac{\sin h}{h}-1\right) 은 00 과 cos⁡h−1h\frac{\cos h-1}{h} 사이에 있다. cos⁡h−1h\frac{\cos h-1}{h} 의 극한은 미분계수의 정의와 닮았음에 주목하면 구할 수 있다.

lim⁡h→0cos⁡h−1h=lim⁡h→0cos⁡(0+h)−cos⁡(0)h=ddx{cos⁡x}∣x=0=0\begin{aligned} \lim_{h \to 0}\frac{\cos h-1}{h}&=\lim_{h \to 0}\frac{\cos(0+h)-\cos(0)}{h}\\ &=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left.\left\{\cos x \right\}\right|_{x=0}=0 \end{aligned}

따라서 조임 정리에 의해 f′(0)=lim⁡h→0sin⁡hh−1h=0f'(0) =\displaystyle \lim_{h \to 0}\frac{\frac{\sin h}{h}-1}{h}=0 이다.

원본 교재 풀이(영어)

First, we note that our function is continuous, because lim⁡x→0f(x)=lim⁡x→0sin⁡xx=1=f(0)\lim_{x \to 0} f(x)=\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}=1=f(0) This is a handy thing to check: if the function were discontinuous at x=0x=0, then we would automatically know that it was not differentiable there.

Now, on to the derivative. We can use the limit definition:

f′(0)=lim⁡h→0f(0+h)−f(0)h if it exists=lim⁡h→0f(h)−1h=lim⁡h→0sin⁡hh−1h\begin{aligned} f'(0)&=\lim_{h \to 0}\frac{f(0+h)-f(0)}{h}\qquad\text{ if it exists}\\ &=\lim_{h \to 0} \frac{f(h)-1}{h}\\ &=\lim_{h \to 0} \frac{\frac{\sin h}{h}-1}{h} \end{aligned}

As hh approaches 0, both the numerator and the denominator approach 0. So, to evaluate the limit, we need to do more work. The key insight we can use is a result that was shown in the text while evaluating the derivative of sine. When hh is close to 0, cos⁡h≤sin⁡hh≤1\cos h \leq \frac{\sin h}{h} \leq 1. We use this to bound our limit, and then apply the squeeze theorem.

cos⁡h≤sin⁡hh≤1So, cos⁡h−1≤sin⁡hh−1≤1−1=0\begin{aligned} &\cos h&&\leq&&\frac{\sin h}{h}&&\leq&&1\\ \text{So, }\qquad&\cos h-1&&\leq&&\frac{\sin h}{h}-1&&\leq&& 1-1=0 \end{aligned}

and 1h(sin⁡hh−1)\frac{1}{h}\left(\frac{\sin h}{h}-1\right) is between 00 and cos⁡h−1h\frac{\cos h-1}{h}. We can evaluate the limit of cos⁡h−1h\frac{\cos h-1}{h}, by noticing its similarity to the definition of the derivative.

lim⁡h→0cos⁡h−1h=lim⁡h→0cos⁡(0+h)−cos⁡(0)h=ddx{cos⁡x}∣x=0=0\begin{aligned} \lim_{h \to 0}\frac{\cos h-1}{h}&=\lim_{h \to 0}\frac{\cos(0+h)-\cos(0)}{h}\\ &=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left.\left\{\cos x \right\}\right|_{x=0}=0 \end{aligned}

So, by the Squeeze Theorem, f′(0)=lim⁡h→0sin⁡hh−1h=0f'(0) =\displaystyle \lim_{h \to 0}\frac{\frac{\sin h}{h}-1}{h}=0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.8절 · 4번
# 삼각함수의 미분증명·논술도전자동 분류