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.

4문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-2 · 1.5절 · 1번우리말 번역

x=0x=0 에서 x=πx=\pi 까지 y=cos⁡xy=\cos x 와 y=sin⁡xy=\sin x 의 그래프 사이의 넓이를 직사각형 n=4n=4 개를 사용한 왼쪽 리만 합으로 어림하려고 한다.

(a) 아래 그래프에 네 개의 직사각형을 그리세요. (b) 리만 합으로 어림한 값을 계산하세요.

그림

영어 원문 보기

We want to approximate the area between the graphs of y=cos⁡xy=\cos x and y=sin⁡xy=\sin x from x=0x=0 to x=πx=\pi using a left Riemann sum with n=4n=4 rectangles.

(a) On the graph below, sketch the four rectangles. (b) Calculate the Riemann approximation.

figure

정답·풀이 보기

그림

직사각형의 구간은 [0,π4][0,\frac{\pi}{4}], [π4,π2][\frac{\pi}{4},\frac{\pi}{2}], [π2,3π4][\frac{\pi}{2},\frac{3\pi}{4}], [3π4,π][\frac{3\pi}{4},\pi] 이다. 왼쪽 리만 합을 구하므로 각 구간의 왼쪽 끝점에서 직사각형의 높이를 구한다.

  • x=0x = 0: cos⁡0\cos 0 에서 sin⁡0\sin 0 까지의 거리는 1이므로 첫 번째 직사각형의 높이는 1이다.
  • x=π4x = \frac{\pi}{4}: cos⁡π4\cos \frac{\pi}{4} 에서 sin⁡π4\sin \frac{\pi}{4} 까지의 거리는 0이므로 두 번째 직사각형의 높이는 0이다.
  • x=π2x = \frac{\pi}{2}: cos⁡π2\cos \frac{\pi}{2} 에서 sin⁡π2\sin \frac{\pi}{2} 까지의 거리는 1이므로 세 번째 직사각형의 높이는 1이다.
  • x=3π4x = \frac{3\pi}{4}: cos⁡3π4\cos \frac{3\pi}{4} 에서 sin⁡3π4\sin \frac{3\pi}{4} 까지의 거리는 sin⁡(3π/4)−cos⁡(3π/4)=12−(−12)=2\sin(3\pi/4)-\cos(3\pi/4) =\frac{1}{\sqrt{2}}-\left(-\frac{1}{\sqrt{2}}\right)=\sqrt{2} 이므로 네 번째 직사각형의 높이는 2\sqrt{2} 이다.

따라서 두 곡선 사이의 넓이의 근삿값은 π4(1+0+1+2)=π4(2+2)\frac{\pi}{4}\left(1+0+1+\sqrt{2}\right)=\frac{\pi}{4}\left(2+\sqrt{2}\right)

원본 교재 풀이(영어)

figure

The intervals of our rectangles are [0,π4][0,\frac{\pi}{4}], [π4,π2][\frac{\pi}{4},\frac{\pi}{2}], [π2,3π4][\frac{\pi}{2},\frac{3\pi}{4}], and [3π4,π][\frac{3\pi}{4},\pi]. Since we're taking a left Riemann sum, we find the height of the rectangles at the left endpoints of the intervals.

  • x=0x = 0: The distance from cos⁡0\cos 0 to sin⁡0\sin 0 is 1, so our first rectangle has height 1.
  • x=π4x = \frac{\pi}{4}: The distance from cos⁡π4\cos \frac{\pi}{4} to sin⁡π4\sin \frac{\pi}{4} is 0, so our second rectangle has height 0.
  • x=π2x = \frac{\pi}{2}: The distance from cos⁡π2\cos \frac{\pi}{2} to sin⁡π2\sin \frac{\pi}{2} is 1, so our third rectangle has height 1.
  • x=3π4x = \frac{3\pi}{4}: The distance from cos⁡3π4\cos \frac{3\pi}{4} to sin⁡3π4\sin \frac{3\pi}{4} is sin⁡(3π/4)−cos⁡(3π/4)=12−(−12)=2\sin(3\pi/4)-\cos(3\pi/4) =\frac{1}{\sqrt{2}}-\left(-\frac{1}{\sqrt{2}}\right)=\sqrt{2} , so our fourth rectangle has height 2\sqrt{2}.

So, our approximation for the area between the two curves is π4(1+0+1+2)=π4(2+2)\frac{\pi}{4}\left(1+0+1+\sqrt{2}\right)=\frac{\pi}{4}\left(2+\sqrt{2}\right)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 1번
# 넓이(여러 가지 함수)그래프·표 해석기본자동 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 · 2번우리말 번역

곡선 y=arcsin⁡(2xπ)y=\arcsin\left(\dfrac{2x}{\pi}\right) 와 y=πx2y=\sqrt{\dfrac{\pi x}{2}} 사이의 유계 영역의 넓이를 n=5n=5 개의 직사각형을 사용하여 어림하려고 합니다.

(a) 아래 그림에 오른쪽 리만 합에 해당하는 (세로) 직사각형 다섯 개를 그리세요. (b) 가로 직사각형을 사용한다면 쓸 수 있는 직사각형 다섯 개를 아래 그림에 그리세요.

그림

영어 원문 보기

We want to approximate the bounded area between the curves y=arcsin⁡(2xπ)y=\arcsin\left(\dfrac{2x}{\pi}\right) and y=πx2y=\sqrt{\dfrac{\pi x}{2}} using n=5n=5 rectangles.

(a) Draw the five (vertical) rectangles on the picture below corresponding to a right Riemann sum. (b) Draw five rectangles on the picture below we might use if we were using horizontal rectangles.

figure

정답·풀이 보기

(a) x=0x=0 에서 x=π2x=\frac{\pi}{2} 까지의 구간에서 넓이를 구하고 있다. n=5n=5 개의 직사각형을 사용하므로 직사각형은 다음 구간들을 덮는다. [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

그림 (b) y=0y=0 에서 y=π2y=\frac{\pi}{2} 까지의 구간에서 넓이를 구하고 있다. (일반적으로 가로 직사각형에서 세로 직사각형으로 바꾸면 적분 구간의 끝점이 달라진다. 이 예에서 같은 것은 우연일 뿐이다.) n=5n=5 개의 직사각형을 사용하므로 이 직사각형들은 yy축의 다음 구간들을 덮는다. [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

문제에서 어느 쪽 끝점을 사용할지 정하지 않았다. (a)와 맞추어 위쪽 끝점을 사용하자.

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) We are finding the area in the interval from x=0x=0 to x=π2x=\frac{\pi}{2}. Since we're taking n=5n=5 rectangles, our rectangles cover the following intervals: [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

figure (b) We are finding the area in the interval from y=0y=0 to y=π2y=\frac{\pi}{2}. (In general, when we switch from horizontal rectangles to vertical, the limits of integration will change–it's only coincidence that they are the same in this example.) Since we're taking n=5n=5 rectangles, these rectangles cover the following intervals of the yy-axis: [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

The question doesn't specify which endpoints we're using. Let's use upper endpoints, to match part (a).

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.5절 · 1번
# 넓이(여러 가지 함수)그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.CLP-2 · 1.6절 · 2번우리말 번역

두 도예가가 높이가 hh 단위인 점토 덩어리와 똑같은 정사각형 쿠키 커터를 가지고 시작한다. 이들은 정사각형 쿠키 커터를 점토 위에서 곧바로 눌러 내려, 단면이 쿠키 커터와 같은 정사각형인 기둥을 만든다. 도예가 A는 점토 덩어리가 탁자 위에 가만히 놓여 있는 상태에서 쿠키 커터를 눌러 내리고, 도예가 B는 점토 덩어리가 물레 위에서 회전하는 상태에서 쿠키 커터를 눌러 내리므로 기둥이 비틀려 보인다. 어느 기둥의 부피가 더 큰가?

그림

그림

영어 원문 보기

Two potters start with a block of clay hh units tall, and identical square cookie cutters. They form columns by pushing the square cookie cutter straight down over the clay, so that its cross-section is the same square as the cookie cutter. Potter A pushes their cookie cutter down while their clay block is sitting motionless on a table; Potter B pushes their cookie cutter down while their clay block is rotating on a potter's wheel, so their column looks twisted. Which column has greater volume?

figure

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정답·풀이 보기

두 기둥의 부피는 같다. 기둥을 수평 단면으로 잘게 나누어 보면 알 수 있다. 각 단면의 넓이는 쿠키 커터의 넓이 AA 와 같고 높이는 dy\mathrm{d}y 이다. 그러면 두 경우 모두 기둥의 부피는 ∫0hA dy=hA 세제곱단위\int_{0}^h A~\mathrm{d}y = hA \text{ 세제곱단위} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The columns have the same volume. We can see this by chopping up the columns into horizontal cross-sections. Each cross-section has the same area as the cookie cutter, AA, and height dy\mathrm{d}y. Then in both cases, the volume of the column is ∫0hA dy=hA cubic units\int_{0}^h A~\mathrm{d}y = hA \text{ cubic units}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 3번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석기본자동 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 · 3번우리말 번역

RR 를 아래 그림에 나타낸 y=f(x)y=f(x) 의 그래프로 위쪽이 막히고 xx축으로 아래쪽이 막힌, x=0x=0 에서 x=6x=6 까지의 영역이라고 하자. RR 를 yy축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 와셔(워셔 모양의 속이 빈 원판)들을 그리세요. 스케치에 모든 반지름을 yy 에 대한 식으로 표시하고, 두께도 표시하세요.

그림

영어 원문 보기

Let RR be the region bounded above by the graph of y=f(x)y=f(x) shown below and bounded below by the xx-axis, from x=0x=0 to x=6x=6. Sketch the washers that are formed by rotating RR about the yy-axis. In your sketch, label all the radii in terms of yy, and label the thickness.

figure

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 는 구간별로 정의된 일차함수이므로 그래프에서 각 구간의 식을 구할 수 있다. 반지름은 xx의 값으로 정해지므로, 아래에서는 xx의 값을 yy 에 대한 함수로 나타낸다.

그림

그림의 영역을 yy축을 중심으로 회전시킨다고 생각하면 두 종류의 와셔가 만들어진다. y<1y<1 일 때는 중심이 같은 두 개의 고리, 즉 "이중 와셔"가 생기고, y>1y>1 일 때는 고리가 하나 생긴다.

  • 1<y≤6\mathbf{1<y \le 6} 일 때의 와셔: y>1y>1 이면 와셔의 안쪽 반지름은 2+23y2+\frac{2}{3}y, 바깥쪽 반지름은 6−23y6-\frac{2}{3}y, 높이는 dy\mathrm{d}y 이다.

그림

  • 0≤y<1\mathbf{0\le y <1} 일 때의 와셔: 0≤y<10 \le y < 1 이면 함수의 두 "봉우리"에 대응하는, 중심이 같은 두 개의 고리, 즉 "이중 와셔"가 생긴다. 안쪽 와셔의 안쪽 반지름은 r1=yr_1=y, 바깥쪽 반지름은 R1=2−yR_1=2-y 이다. 바깥쪽 와셔의 안쪽 반지름은 r2=2+23yr_2=2+\frac{2}{3}y, 바깥쪽 반지름은 R2=6−23yR_2=6-\frac{2}{3}y 이다. 와셔의 두께는 dy\mathrm{d}y 이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

Notice f(x)f(x) is a piecewise linear function, so we can find explicit equations for each of its pieces from the graph. The radii will be determined by the xx-values, so below we give the xx-values as functions of yy.

figure

If we imagine rotating the region from the picture about the yy-axis, there will be two kinds of washers formed: when y<1y<1, we have a “double washer," two concentric rings. When y>1y>1, we have a single ring.

  • Washers when 1<y≤6\mathbf{1<y \le 6}: If y>1y>1, then our washer has inner radius 2+23y2+\frac{2}{3}y, outer radius 6−23y6-\frac{2}{3}y, and height dy\mathrm{d}y.

figure

  • Washers when 0≤y<1\mathbf{0\le y <1}: When 0≤y<10 \le y < 1, we have a “double washer," two concentric rings corresponding to the two “humps" in the function. The inner washer has inner radius r1=yr_1=y and outer radius R1=2−yR_1=2-y. The outer washer has inner radius r2=2+23yr_2=2+\frac{2}{3}y and outer radius R2=6−23yR_2=6-\frac{2}{3}y. The thickness of the washers is dy\mathrm{d}y.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 13번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)