문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 적분법

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

5문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-2 · 1.5절 · 4번우리말 번역

직선 y=−x2y=-\dfrac{x}{2} 와 포물선 y2=6−5x4y^2=6-\dfrac{5x}{4} 로 유계인 유한한 영역의 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 적분을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the area of the finite region bounded by the line y=−x2y=-\dfrac{x}{2} and the parabola y2=6−5x4y^2=6-\dfrac{5x}{4}. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선이 만나는 점을 구해야 한다.

x24=y2=6−5x414x2+54x−6=0x2+5x−24=0(x+8)(x−3)=0x=−8,x=3\begin{aligned} \frac{x^2}{4}=y^2&=6-\dfrac{5x}{4}\\ \frac{1}{4}x^2+\frac{5}{4}x-6&=0\\ x^2+5x-24&=0\\ (x+8)(x-3)&=0\\ x=-8,\quad x&=3 \end{aligned}

두 곡선은 (−8,4)(-8,4) 와 (3,−32)(3,-\frac{3}{2}) 에서 만난다. 수평 띠를 이용하면:

그림

다음을 얻는다.

Area=∫−3/24[45(6−y2)+2y] dy\begin{aligned} \text{Area} = \int_{-3/2}^{4}\Big[\frac{4}{5}(6-y^2)+2y\Big]\ \mathrm{d}y \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We need to find where the curves intersect.

x24=y2=6−5x414x2+54x−6=0x2+5x−24=0(x+8)(x−3)=0x=−8,x=3\begin{aligned} \frac{x^2}{4}=y^2&=6-\dfrac{5x}{4}\\ \frac{1}{4}x^2+\frac{5}{4}x-6&=0\\ x^2+5x-24&=0\\ (x+8)(x-3)&=0\\ x=-8,\quad x&=3 \end{aligned}

The curves intersect at (−8,4)(-8,4) and (3,−32)(3,-\frac{3}{2}). Using horizontal strips:

figure

we have

Area=∫−3/24[45(6−y2)+2y] dy\begin{aligned} \text{Area} = \int_{-3/2}^{4}\Big[\frac{4}{5}(6-y^2)+2y\Big]\ \mathrm{d}y \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.5절 · 13번
# 넓이(여러 가지 함수)활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.CLP-2 · 1.5절 · 5번우리말 번역

y2=4axy^2=4ax 와 x2=4ayx^2=4ay 로 유계인 유한한 평면 영역의 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 단, a>0a>0 은 상수입니다. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the area of the finite plane region bounded by y2=4axy^2=4ax and x2=4ayx^2=4ay, where a>0a>0 is a constant. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선이 (x,y)(x,y) 에서 만나면

(x2)2=(4a)2y2=(4a)24axx4=(4a)3xx4−(4a)3x=0x(x3−(4a)3)=0x=0또는x3=(4a)3\begin{aligned} \left(x^2\right)^2&=\left(4a\right)^2y^2 = (4a)^24ax\\ x^4&=(4a)^3 x\\ x^4&-(4a)^3x=0\\ x(&x^3-(4a)^3)=0\\ x&= 0 \quad\text{또는}\quad x^3=(4a)^3 \end{aligned}

이다. 두 곡선은 (0,0)(0,0) 과 (4a,4a)(4a,4a) 에서 만난다. (이 점들은 관찰만으로도 구할 수 있다.) 수직 띠를 사용하면 다음과 같다.

그림

각 함수의 yy 값이 필요하다. 위쪽 함수는 y=4axy =\sqrt{4ax} 로 쓰고(음의 제곱근이 아니라 양의 제곱근을 택한다), 아래쪽 함수는 y=x24ay=\frac{x^2}{4a} 로 쓴다. 그러면

넓이=∫04a[4ax−x24a] dx\begin{aligned} \text{넓이} = \int_0^{4a}\left[\sqrt{4ax}-\frac{x^2}{4a}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

If the curves intersect at (x,y)(x,y), then

(x2)2=(4a)2y2=(4a)24axx4=(4a)3xx4−(4a)3x=0x(x3−(4a)3)=0x=0orx3=(4a)3\begin{aligned} \left(x^2\right)^2&=\left(4a\right)^2y^2 = (4a)^24ax\\ x^4&=(4a)^3 x\\ x^4&-(4a)^3x=0\\ x(&x^3-(4a)^3)=0\\ x&= 0 \quad\text{or}\quad x^3=(4a)^3 \end{aligned}

The curves intersect at (0,0)(0,0) and (4a,4a)(4a,4a). (It is also possible to find these points by inspection.) Using vertical strips:

figure

We want the yy-values of the functions. We write the top function as y=4axy =\sqrt{4ax} (we care about the positive square root, not the negative one) and we write the bottom function as y=x24ay=\frac{x^2}{4a}. Then we have

Area=∫04a[4ax−x24a] dx\begin{aligned} \text{Area} = \int_0^{4a}\left[\sqrt{4ax}-\frac{x^2}{4a}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 11번
# 넓이(여러 가지 함수)활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.CLP-2 · 1.5절 · 6번우리말 번역

직선 x+12y+5=0x+12y+5=0 과 곡선 x=4y2x=4y^2 사이로 유계인 유한한 영역의 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the area of the finite region bounded between the line x+12y+5=0x+12y+5=0 and the curve x=4y2x=4y^2. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선은 x=4y2x=4y^2 이고 0=4y2+12y+5=(2y+5)(2y+1)0=4y^2+12y+5 =(2y+5)(2y+1) 일 때 만난다. 따라서 두 곡선은 (1,−12)(1,-\tfrac{1}{2}) 과 (25,−52)(25,-\frac{5}{2}) 에서 만난다. 세로 띠를 이용하면:

그림

다음을 얻는다.

Area=∫125[−112(x+5)+12x] dx\begin{aligned} \text{Area} = \int_1^{25}\left[-\frac{1}{12}(x+5)+\frac{1}{2}\sqrt{x}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The curves intersect when x=4y2x=4y^2 and 0=4y2+12y+5=(2y+5)(2y+1)0=4y^2+12y+5 =(2y+5)(2y+1). So, the curves intersect at (1,−12)(1,-\tfrac{1}{2}) and (25,−52)(25,-\frac{5}{2}). Using vertical strips:

figure

we have

Area=∫125[−112(x+5)+12x] dx\begin{aligned} \text{Area} = \int_1^{25}\left[-\frac{1}{12}(x+5)+\frac{1}{2}\sqrt{x}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.5절 · 11번
# 넓이(여러 가지 함수)활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.CLP-2 · 1.6절 · 5번우리말 번역

다음 양을 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

(a) 곡선 y=1−x2y=1-x^2 과 y=4−4x2y=4-4x^2 으로 유계된 유한한 평면 영역을 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시켜 얻은 입체의 부피. (b) 곡선 y=x2−1y=x^2-1 과 직선 y=0y=0 으로 유계된 유한한 평면 영역을 직선 x=5x=5 를 축으로 회전시켜 얻은 입체의 부피.

영어 원문 보기

Write down definite integrals that represent the following quantities. Do not evaluate the integrals explicitly.

(a) The volume of the solid obtained by rotating the finite plane region bounded by the curves y=1−x2y=1-x^2 and y=4−4x2y=4-4x^2 about the line y=−1y=-1. (b) The volume of the solid obtained by rotating the finite plane region bounded by the curve y=x2−1y=x^2-1 and the line y=0y=0 about the line x=5x=5.

정답·풀이 보기

(a) 두 곡선은 (1,0)(1,0) 과 (−1,0)(-1,0) 에서 만난다. 그림

그림

과 같은 띠를 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시키면 다음과 같은 얇은 와셔(구멍 뚫린 원판)가 만들어진다.

  • 안쪽 반지름은 (1−x2)−(−1)=2−x2(1-x^2)-(-1)=2-x^2,
  • 바깥쪽 반지름은 (4−4x2)−(−1)=5−4x2(4-4x^2)-(-1)=5-4x^2,
  • 두께는 dx\mathrm{d}x 이다. 따라서
  • 단면의 넓이는 π[(5−4x2)2−(2−x2)2]\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big] 이고
  • 부피는 π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\pi\big[{(5-4x^2)}^2-({2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x 이다.

그러므로 입체의 부피는 다음과 같다.

∫−11π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\begin{aligned} \int_{-1}^{1}\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x \end{aligned}

(b) 곡선 y=x2−1y=x^2-1 은 y=0y=0 과 (1,0)(1,0), (−1,0)(-1,0) 에서 만난다.

그림

가로 방향 와셔를 이용한다.

  • 위 그림처럼 높이가 dy\mathrm{d}y 인 얇은 가로 띠를 이용한다.

  • 직선 x=5x=5 를 축으로 회전시키면 각 띠는 얇은 와셔를 만든다.

  • 안쪽 반지름은 rin=5−y+1r_{in}=5-\sqrt{y+1} 이고,

  • 바깥쪽 반지름은 rout=5−(−y+1)=5+y+1r_{out}= 5-(-\sqrt{y+1})=5+\sqrt{y+1} 이며,

  • 두께는 dy\mathrm{d}y 이므로

  • 부피는 π(rout2−rin2) dy=π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\pi(r_{out}^2 - r_{in}^2)\,\mathrm{d}y = \pi\big[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\big]\,\mathrm{d}y 이다.

  • 가장 위쪽 띠는 y=0y=0 에 있고 가장 아래쪽 띠는 (x=0x=0 일 때) y=−1y=-1 에 있으므로, 전체 부피는 다음과 같다.

∫−10π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\begin{aligned} \int _{-1}^0 \pi\left[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\right]\,\mathrm{d}y \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

(a) The curves intersect at (1,0)(1,0) and (−1,0)(-1,0). When the strip shown in the figure

figure

is rotated about the line y=−1y=-1, it forms a thin washer with:

  • inner radius (1−x2)−(−1)=2−x2(1-x^2)-(-1)=2-x^2,
  • outer radius (4−4x2)−(−1)=5−4x2(4-4x^2)-(-1)=5-4x^2 and
  • thickness dx\mathrm{d}x ; so, it has
  • cross sectional area π[(5−4x2)2−(2−x2)2]\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big] and
  • volume π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\pi\big[{(5-4x^2)}^2-({2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x.

So the volume of the solid is

∫−11π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\begin{aligned} \int_{-1}^{1}\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x \end{aligned}

(b) The curve y=x2−1y=x^2-1 intersects y=0y=0 at (1,0)(1,0) and (−1,0)(-1,0).

figure

We'll use horizontal washers.

  • We use thin horizontal strips of height dy\mathrm{d}y as in the figure above.

  • When we rotate about the line x=5x=5, each strip sweeps out a thin washer

  • whose inner radius is rin=5−y+1r_{in}=5-\sqrt{y+1}, and

  • whose outer radius is rout=5−(−y+1)=5+y+1r_{out}= 5-(-\sqrt{y+1})=5+\sqrt{y+1} and

  • whose thickness is dy\mathrm{d}y and hence

  • whose volume is π(rout2−rin2) dy=π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\pi(r_{out}^2 - r_{in}^2)\,\mathrm{d}y = \pi\big[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\big]\,\mathrm{d}y

  • As our topmost strip is at y=0y=0 and our bottommost strip is at y=−1y=-1 (when x=0x=0), the total volume is

∫−10π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\begin{aligned} \int _{-1}^0 \pi\left[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\right]\,\mathrm{d}y \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 6번
# 입체도형의 부피활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.CLP-2 · 1.6절 · 6번우리말 번역

곡선 y=x2y=x^2 과 y=8−x2y=8-x^2 사이의 영역을 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시켜 얻은 입체의 부피를 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the volume of the solid obtained by rotating around the line y=−1y=-1 the region between the curves y=x2y=x^2 and y=8−x2y=8-x^2. Do not evaluate the integrals explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선은 (−2,4)(-2,4) 와 (2,4)(2,4) 에서 만난다. 그림

그림

과 같은 띠를 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시키면 다음과 같은 얇은 와셔(구멍 뚫린 원판)가 만들어진다.

  • 안쪽 반지름은 x2+1x^2+1,
  • 바깥쪽 반지름은 9−x29-x^2,
  • 두께는 dx\mathrm{d}x 이므로
  • 단면의 넓이는 π[(9−x2)2−(x2+1)2]\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big] 이고
  • 부피는 π[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\,\mathrm{d}x 이다.

그러므로 입체의 부피는 다음과 같다.

π∫−22[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\begin{aligned} \pi\int_{-2}^{2}\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The curves intersect at (−2,4)(-2,4) and (2,4)(2,4). When the strip shown in the figure

figure

is rotated about the line y=−1y=-1, it forms a thin washer (punctured disc) of

  • inner radius x2+1x^2+1,
  • outer radius 9−x29-x^2 and
  • thickness dx\mathrm{d}x and hence of
  • cross sectional area π[(9−x2)2−(x2+1)2]\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big] and
  • volume π[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\,\mathrm{d}x.

So the volume of the solid is

π∫−22[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\begin{aligned} \pi\int_{-2}^{2}\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 17번
# 입체도형의 부피활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)