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.

20문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 5.1절 · 59번우리말 풀이

단위원이 그림의 안쪽 부채꼴과 같은 꼴 nn개로 이루어져 있어요. 안쪽 삼각형의 밑변은 11이고 높이는 sin⁡(2πn)\sin\left(\frac{2\pi}{n}\right)예요. 바깥쪽 삼각형의 밑변은 B=cos⁡(πn)+sin⁡(πn)tan⁡(πn)B=\cos\left(\frac{\pi}{n}\right)+\sin\left(\frac{\pi}{n}\right)\tan\left(\frac{\pi}{n}\right)이고 높이는 H=Bsin⁡(2πn)H=B\sin\left(\frac{2\pi}{n}\right)예요. 이 정보를 이용해 단위원의 넓이가 π\pi임을 논증하세요.

중심각 \theta=\frac{2\pi}{n}인 부채꼴. 두 반지름의 끝을 잇는 선, 원에 접하는 평행선, 바깥쪽 삼각형 등이 그려져 있다.

영어 원문 보기

A unit circle is made up of n wedges equivalent to the inner wedge in the figure. The base of the inner triangle is 1 unit and its height is sin⁡(2πn).\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right). The base of the outer triangle is B=cos⁡(πn)+sin⁡(πn)tan⁡(πn)B=\cos \left(\frac{\pi }{n}\right)+\sin \left(\frac{\pi }{n}\right)\tan \left(\frac{\pi }{n}\right) and the height is H=Bsin⁡(2πn).H=B\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right). Use this information to argue that the area of a unit circle is equal to π.

A wedge of a circle cut at an acute angle theta = 2pi / n. Several extra lines are drawn. The first is a line A connecting the ends of the two radii, creating a triangle. The second is another line B parallel to the A, connecting the radii a few units in from each endpoint. A concentric curve C connects the endpoints of B and is tangent to A near its midpoint. The area between this curve C and the edge of the circle is shaded in pink, and the rest of the wedge is purple. A final concentric curve is drawn very close to angle theta.

풀이 보기

원 안쪽 삼각형 nn개의 넓이와 바깥쪽 삼각형 nn개의 넓이로 원의 넓이를 위아래에서 끼우고, n→∞n\to\infty로 보내요.

  1. 1

    단위원의 넓이를 AA라 해요. 원을 중심각 2πn\frac{2\pi}{n}인 nn개의 부채꼴로 나누면, 각 부채꼴 안에 들어가는 삼각형(밑변 11, 높이 sin⁡2πn\sin\frac{2\pi}{n})이 있어요. 그 넓이는 12sin⁡2πn\frac12\sin\frac{2\pi}{n}이고 nn개를 모으면 원 안에 들어가므로 n2sin⁡(2πn)≤A\frac n2\sin\left(\frac{2\pi}{n}\right)\le A

  2. 2

    반대로 각 부채꼴을 완전히 덮는 바깥쪽 삼각형의 넓이는 12BH=12B2sin⁡2πn\frac12BH=\frac12B^2\sin\frac{2\pi}{n}이에요. nn개를 모으면 원을 덮으므로 A≤n2sin⁡(2πn)B2A\le\frac n2\sin\left(\frac{2\pi}{n}\right)B^2

  3. 3

    왼쪽 값의 극한을 구해요. n2sin⁡2πn=π⋅sin⁡(2π/n)2π/n\frac n2\sin\frac{2\pi}{n}=\pi\cdot\frac{\sin(2\pi/n)}{2\pi/n}이고, n→∞n\to\infty이면 2πn→0\frac{2\pi}{n}\to0이므로 sin⁡xx→1\frac{\sin x}{x}\to1 덕분에 π\pi에 가까워져요. 그래서 π≤A\pi\le A예요.

  4. 4

    오른쪽 값의 극한을 구해요. n→∞n\to\infty이면 πn→0\frac{\pi}{n}\to0이므로 B=cos⁡πn+sin⁡πntan⁡πn→1+0⋅0=1B=\cos\frac{\pi}{n}+\sin\frac{\pi}{n}\tan\frac{\pi}{n}\to1+0\cdot0=1이에요. 따라서 n2sin⁡2πnB2→π⋅1=π\frac n2\sin\frac{2\pi}{n}B^2\to\pi\cdot1=\pi이고 A≤πA\le\pi예요.

  5. 5

    π≤A≤π\pi\le A\le\pi이므로 조임 정리에 의해 A=πA=\pi예요. 즉 단위원의 넓이는 π\pi예요.

답

단위원의 넓이 AA에 대해 π≤A≤π\pi\le A\le\pi이므로 A=πA=\pi

자주 하는 실수

안쪽 삼각형만 쓰고 바깥쪽을 빼먹으면 A≥πA\ge\pi만 나와요. 위아래 두 부등식이 모두 필요해요.

원본 교재 풀이(영어)

Let A be the area of the unit circle. The circle encloses n congruent triangles each of area sin⁡(2πn)2,\frac{\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right)}{2}, so n2sin⁡(2πn)≤A.\frac{n}{2}\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right)\le A. Similarly, the circle is contained inside n congruent triangles each of area BH2=12(cos⁡(πn)+sin⁡(πn)tan⁡(πn))2sin⁡(2πn),\frac{BH}{2}=\frac{1}{2}{\left( \cos \left( \frac{\pi }{n} \right)+\sin \left( \frac{\pi }{n} \right)\tan \left( \frac{\pi }{n} \right) \right)}^{2}\sin \left( \frac{2\pi }{n} \right), so A≤n2sin⁡(2πn)(cos⁡(πn)+sin⁡(πn)tan⁡(πn))2.A\le \frac{n}{2}\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right)(\cos \left(\frac{\pi }{n}\right)+\sin \left(\frac{\pi }{n}\right)\tan {\left(\frac{\pi }{n}\right))}^{2}. As n→∞,n2sin⁡(2πn)=sin⁡(2πn)(2n)A→π,n\to \infty ,\frac{n}{2}\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right)=\frac{\sin \left(\frac{2\pi }{n}\right)}{\left(\frac{2}{n}\right)}A\to \pi , so we conclude π≤A.\pi \le A. Also, as n→∞,cos⁡(πn)+sin⁡(πn)tan⁡(πn)→1,n\to \infty ,\cos \left(\frac{\pi }{n}\right)+\sin \left(\frac{\pi }{n}\right)\tan \left(\frac{\pi }{n}\right)\to 1, so we also have A≤π.A\le \pi . By the squeeze theorem for limits, we conclude that A=π.A=\pi .

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.1절 · 41번
# 정적분과 급수(구분구적법)증명·논술도전
2.OpenStax 1권 · 5.1절 · 55번우리말 번역

다음 연습문제에서 계산기 또는 컴퓨터 프로그램을 사용하여 N=1,10,100N=1,10,100 에 대해 끝점 합 RN 과 LN 의 값을 구하세요.

일반적으로 RN−LN=(b−a) × f(b)−f(a)N{R}_{N}-{L}_{N}=(b-a)\,\times \,\frac{f(b)-f(a)}{N} 임을 보이세요.

영어 원문 보기

In the following exercises, use a calculator or a computer program to evaluate the endpoint sums RN and LN for N=1,10,100.N=1,10,100.

Show that, in general, RN−LN=(b−a) × f(b)−f(a)N.{R}_{N}-{L}_{N}=(b-a)\,\times \,\frac{f(b)-f(a)}{N}.

정답·풀이 보기

LN=b−aN∑i=1Nf(a+(b−a)i−1N)=b−aN∑i=0N−1f(a+(b−a)iN){L}_{N}=\frac{b-a}{N}\sum_{i=1}^{N}f\left(a+(b-a)\frac{i-1}{N}\right)=\frac{b-a}{N}\sum_{i=0}^{N-1}f\left(a+(b-a)\frac{i}{N}\right) 이고 RN=b−aN∑i=1Nf(a+(b−a)iN){R}_{N}=\frac{b-a}{N}\sum_{i=1}^{N}f\left(a+(b-a)\frac{i}{N}\right) 이다. 왼쪽 합에는 i=0i=0 에 해당하는 항이 있고 오른쪽 합에는 i=Ni=N 에 해당하는 항이 있다. RN−LN{R}_{N}-{L}_{N} 에서 i=1,2,…, N−1i=1,2,\ldots ,\,N-1 에 해당하는 항은 각각 한 번은 더하는 부호로, 한 번은 빼는 부호로 나타나므로 이러한 항은 모두 상쇄되고, RN−LN=b−aN(f(a+(b−a))NN)−(f(a)+(b−a)0N)=b−aN(f(b)−f(a)){R}_{N}-{L}_{N}=\frac{b-a}{N}\left(f(a+(b-a))\frac{N}{N}\right)-\left(f(a)+(b-a)\frac{0}{N}\right)=\frac{b-a}{N}(f(b)-f(a)) 가 남는다.

원본 교재 풀이(영어)

LN=b−aN∑i=1Nf(a+(b−a)i−1N)=b−aN∑i=0N−1f(a+(b−a)iN){L}_{N}=\frac{b-a}{N}\sum_{i=1}^{N}f\left(a+(b-a)\frac{i-1}{N}\right)=\frac{b-a}{N}\sum_{i=0}^{N-1}f\left(a+(b-a)\frac{i}{N}\right) and RN=b−aN∑i=1Nf(a+(b−a)iN).{R}_{N}=\frac{b-a}{N}\sum_{i=1}^{N}f\left(a+(b-a)\frac{i}{N}\right). The left sum has a term corresponding to i=0i=0 and the right sum has a term corresponding to i=N.i=N. In RN−LN,{R}_{N}-{L}_{N}, any term corresponding to i=1,2,…, N−1i=1,2,\ldots ,\,N-1 occurs once with a plus sign and once with a minus sign, so each such term cancels and one is left with RN−LN=b−aN(f(a+(b−a))NN)−(f(a)+(b−a)0N)=b−aN(f(b)−f(a)).{R}_{N}-{L}_{N}=\frac{b-a}{N}\left(f(a+(b-a))\frac{N}{N}\right)-\left(f(a)+(b-a)\frac{0}{N}\right)=\frac{b-a}{N}(f(b)-f(a)).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.1절 · 49번
# 정적분과 급수(구분구적법)증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.OpenStax 1권 · 5.5절 · 53번우리말 번역

다음 문제에서 치환을 이용하여 각 정적분의 값이 0과 같음을 보이세요.

∫0πcos⁡2(2θ)sin⁡(2θ)dθ{\int }_{0}^{\pi }{\cos }^{2}(2\theta )\sin (2\theta )d\theta

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫0πcos⁡2(2θ)sin⁡(2θ)dθ{\int }_{0}^{\pi }{\cos }^{2}(2\theta )\sin (2\theta )d\theta

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 2번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.OpenStax 1권 · 5.5절 · 54번우리말 번역

다음 문제에서 변수변환을 이용하여 각 정적분의 값이 0과 같음을 보이세요.

∫0πtcos⁡(t2)sin⁡(t2)dt{\int }_{0}^{\sqrt{\pi }}t\cos ({t}^{2})\sin ({t}^{2})dt

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫0πtcos⁡(t2)sin⁡(t2)dt{\int }_{0}^{\sqrt{\pi }}t\cos ({t}^{2})\sin ({t}^{2})dt

정답·풀이 보기

u=sin⁡(t2)u=\sin ({t}^{2}); 적분은 12∫00udu\frac{1}{2}{\int }_{0}^{0}udu 이 된다.

원본 교재 풀이(영어)

u=sin⁡(t2);u=\sin ({t}^{2}); the integral becomes 12∫00udu.\frac{1}{2}{\int }_{0}^{0}udu.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 42번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.OpenStax 1권 · 5.5절 · 55번우리말 번역

다음 문제에서 변수변환을 이용하여 각 정적분의 값이 0과 같음을 보이세요.

∫01(1−2t)dt{\int }_{0}^{1}(1-2t)dt

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫01(1−2t)dt{\int }_{0}^{1}(1-2t)dt

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 2번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
6.OpenStax 1권 · 5.5절 · 56번우리말 번역

다음 문제에서 변수변환을 이용하여 각 정적분의 값이 0과 같음을 보이세요.

∫011−2t(1+(t−12)2)dt{\int }_{0}^{1}\frac{1-2t}{\left(1+{\left(t-\frac{1}{2}\right)}^{2}\right)}dt

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫011−2t(1+(t−12)2)dt{\int }_{0}^{1}\frac{1-2t}{\left(1+{\left(t-\frac{1}{2}\right)}^{2}\right)}dt

정답·풀이 보기

u=(1+(t−12)2)u=\left(1+{\left(t-\frac{1}{2}\right)}^{2}\right); 적분은 −∫5/45/41udu-{\int }_{5/4}^{5/4}\frac{1}{u}du 이 된다.

원본 교재 풀이(영어)

u=(1+(t−12)2);u=\left(1+{\left(t-\frac{1}{2}\right)}^{2}\right); the integral becomes −∫5/45/41udu.-{\int }_{5/4}^{5/4}\frac{1}{u}du.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 40번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
7.OpenStax 1권 · 5.5절 · 57번우리말 번역

다음 문제에서 변수 변환을 이용하여 각 정적분의 값이 0임을 보이세요.

∫0πsin⁡((t−π2)3)cos⁡(t−π2)dt{\int }_{0}^{\pi }\sin \left({\left(t-\frac{\pi }{2}\right)}^{3}\right)\cos \left(t-\frac{\pi }{2}\right)dt

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫0πsin⁡((t−π2)3)cos⁡(t−π2)dt{\int }_{0}^{\pi }\sin \left({\left(t-\frac{\pi }{2}\right)}^{3}\right)\cos \left(t-\frac{\pi }{2}\right)dt

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 5.3절 · 11번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.OpenStax 1권 · 5.5절 · 58번우리말 번역

다음 문제에서 변수 변환을 이용하여 각 정적분의 값이 0임을 보이세요.

∫02(1−t)cos⁡(πt)dt{\int }_{0}^{2}(1-t)\cos (\pi t)dt

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫02(1−t)cos⁡(πt)dt{\int }_{0}^{2}(1-t)\cos (\pi t)dt

정답·풀이 보기

u=1−tu=1-t 이면 정적분은 다음과 같이 된다. ∫1−1ucos⁡(π(1−u))du=∫1−1u[cos⁡πcos⁡πu−sin⁡πsin⁡πu]du=−∫1−1ucos⁡πudu=∫−11ucos⁡πudu=0\begin{array}{c}{\int }_{1}^{-1}u\cos (\pi (1-u))du \\ ={\int }_{1}^{-1}u[\cos \pi \cos \pi u-\sin \pi \sin \pi u]du \\ =-{\int }_{1}^{-1}u\cos \pi udu \\ ={\int }_{-1}^{1}u\cos \pi udu=0\end{array} 피적분함수가 기함수이기 때문이다.

원본 교재 풀이(영어)

u=1−t;u=1-t; the integral becomes ∫1−1ucos⁡(π(1−u))du=∫1−1u[cos⁡πcos⁡πu−sin⁡πsin⁡πu]du=−∫1−1ucos⁡πudu=∫−11ucos⁡πudu=0\begin{array}{c}{\int }_{1}^{-1}u\cos (\pi (1-u))du \\ ={\int }_{1}^{-1}u[\cos \pi \cos \pi u-\sin \pi \sin \pi u]du \\ =-{\int }_{1}^{-1}u\cos \pi udu \\ ={\int }_{-1}^{1}u\cos \pi udu=0\end{array} since the integrand is odd.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 46번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
9.OpenStax 1권 · 5.5절 · 59번우리말 번역

다음 문제에서 변수 변환을 이용하여 각 정적분의 값이 0임을 보이세요.

∫π/43π/4sin⁡2tcos⁡tdt{\int }_{\pi /4}^{3\pi /4}{\sin }^{2}t\cos tdt

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to show that each definite integral is equal to zero.

∫π/43π/4sin⁡2tcos⁡tdt{\int }_{\pi /4}^{3\pi /4}{\sin }^{2}t\cos tdt

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 14번
# 치환적분법증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
10.OpenStax 1권 · 5.6절 · 60번우리말 번역

다음 문제에서 a≤x≤ba\le x\le b 일 때 f(x)≥0f(x)\ge 0 이다. 적분하여 주어진 값 a 와 b 사이에서 f(x)f(x) 의 그래프 아래 넓이를 구하세요.

0<a≤b0<a\le b 일 때 ∫abdtt=∫1/b1/adtt{\int }_{a}^{b}\frac{dt}{t}={\int }_{1/b}^{1/a}\frac{dt}{t} 임을 보이세요.

영어 원문 보기

In the following exercises, f(x)≥0f(x)\ge 0 for a≤x≤b.a\le x\le b. Find the area under the graph of f(x)f(x) between the given values a and b by integrating.

Show that ∫abdtt=∫1/b1/adtt{\int }_{a}^{b}\frac{dt}{t}={\int }_{1/b}^{1/a}\frac{dt}{t} when 0<a≤b.0<a\le b.

정답·풀이 보기

∫abdxx=ln⁡(b)−ln⁡(a)=ln⁡(1a)−ln⁡(1b)=∫1/b1/adxx{\int }_{a}^{b}\frac{dx}{x}=\ln (b)-\ln (a)=\ln \left(\frac{1}{a}\right)-\ln \left(\frac{1}{b}\right)={\int }_{1/b}^{1/a}\frac{dx}{x}

원본 교재 풀이(영어)

∫abdxx=ln⁡(b)−ln⁡(a)=ln⁡(1a)−ln⁡(1b)=∫1/b1/adxx{\int }_{a}^{b}\frac{dx}{x}=\ln (b)-\ln (a)=\ln \left(\frac{1}{a}\right)-\ln \left(\frac{1}{b}\right)={\int }_{1/b}^{1/a}\frac{dx}{x}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 64번
# 여러 가지 함수의 적분증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
11.OpenStax 1권 · 5.6절 · 63번우리말 번역

c>0c>0 이면 1/x1/x 의 ac 에서 bc (0<a<b)(0<a<b) 까지의 적분이 1/x1/x 의 a 에서 b 까지의 적분과 같음을 보이세요.

영어 원문 보기

Show that if c>0,c>0, then the integral of 1/x1/x from ac to bc (0<a<b)(0<a<b) is the same as the integral of 1/x1/x from a to b.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 4번
# 여러 가지 함수의 적분증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
12.OpenStax 1권 · 5.6절 · 65번우리말 번역

적분 ∫1xy1tdt{\int }_{1}^{xy}\frac{1}{t}dt 에서 변수를 치환하여 ln⁡xy=ln⁡x+ln⁡y 단 x,y>0\ln xy=\ln x+\ln y\,\text{단}\,x,y>0. 임을 보이세요.

영어 원문 보기

Use a change of variable in the integral ∫1xy1tdt{\int }_{1}^{xy}\frac{1}{t}dt to show that ln⁡xy=ln⁡x+ln⁡y for x,y>0.\ln xy=\ln x+\ln y\,\text{for}\,x,y>0.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 48번
# 여러 가지 함수의 적분증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
13.OpenStax 1권 · 5.6절 · 66번우리말 번역

항등식 ln⁡x=∫1xdtt\ln x={\int }_{1}^{x}\frac{dt}{t} 를 이용하여 ln⁡(x)\ln (x) 가 [0,∞)[0,\infty ) 에서 x 의 증가 함수임을 보이고, 앞의 연습문제들을 이용하여 ln⁡(x)\ln (x) 의 치역이 (−∞,∞)(-\infty ,\infty ) 임을 보이세요. 다른 가정 없이, ln⁡(x)\ln (x) 가 (−∞,∞)(-\infty ,\infty ) 에서 정의된 역함수를 가짐을 결론지으세요.

영어 원문 보기

Use the identity ln⁡x=∫1xdtt\ln x={\int }_{1}^{x}\frac{dt}{t} to show that ln⁡(x)\ln (x) is an increasing function of x on [0,∞),[0,\infty ), and use the previous exercises to show that the range of ln⁡(x)\ln (x) is (−∞,∞).(-\infty ,\infty ). Without any further assumptions, conclude that ln⁡(x)\ln (x) has an inverse function defined on (−∞,∞).(-\infty ,\infty ).

정답·풀이 보기

답은 다양하다.

원본 교재 풀이(영어)

Answers will vary.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 18번
# 여러 가지 함수의 적분증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
14.OpenStax 1권 · 5.6절 · 68번우리말 번역

잠시 동안 ex{e}^{x} 이 ln⁡x\ln x 의 역함수라는 사실을 모른다고 가정하되, ln⁡x\ln x 가 (−∞,∞)(-\infty ,\infty ) 에서 정의된 역함수를 가진다는 점은 기억하세요. 이 역함수를 E 라 하세요. E′(t)=E(t)E'(t)=E(t) 임을 보이세요.

영어 원문 보기

Pretend, for the moment, that we do not know that ex{e}^{x} is the inverse function of ln⁡x,\ln x, but keep in mind that ln⁡x\ln x has an inverse function defined on (−∞,∞).(-\infty ,\infty ). Call it E. Show that E′(t)=E(t).E'(t)=E(t).

정답·풀이 보기

x=E(ln⁡(x))x=E(\ln (x)). 그러면 1=E′(ln⁡x)x 또는 x=E′(ln⁡x)1=\frac{E'(\ln x)}{x}\,\text{또는}\,x=E'(\ln x). 임의의 수 t 는 어떤 x 에 대해 t=ln⁡xt=\ln x 로 나타낼 수 있고, 이러한 t 에 대해 x=E(t)x=E(t) 이므로, 임의의 t,E′(t)=E(t)t,E'(t)=E(t) 가 성립한다.

원본 교재 풀이(영어)

x=E(ln⁡(x)).x=E(\ln (x)). Then, 1=E′(ln⁡x)x or x=E′(ln⁡x).1=\frac{E'(\ln x)}{x}\,\text{or}\,x=E'(\ln x). Since any number t can be written t=ln⁡xt=\ln x for some x, and for such t we have x=E(t),x=E(t), it follows that for any t,E′(t)=E(t).t,E'(t)=E(t).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 44번
# 여러 가지 함수의 적분증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
15.OpenStax 1권 · 5.6절 · 69번우리말 번역

사인 적분은 S(x)=∫0xsin⁡ttdtS(x)={\int }_{0}^{x}\frac{\sin t}{t}dt 로 정의되며 공학에서 중요한 양이다. 간단한 닫힌 형태의 식은 없지만, 큰 x 에 대해 그 거동을 어림할 수 있다. k≥1,∣S(2πk)−S(2π(k+1))∣≤1k(2k+1)πk\ge 1,|S(2\pi k)-S(2\pi (k+1))|\le \frac{1}{k(2k+1)\pi } 임을 보이세요. (Hint: sin⁡(t+π)=−sin⁡t)(Hint:\,\sin (t+\pi )=-\sin t)

영어 원문 보기

The sine integral, defined as S(x)=∫0xsin⁡ttdtS(x)={\int }_{0}^{x}\frac{\sin t}{t}dt is an important quantity in engineering. Although it does not have a simple closed formula, it is possible to estimate its behavior for large x. Show that for k≥1,∣S(2πk)−S(2π(k+1))∣≤1k(2k+1)π.k\ge 1,|S(2\pi k)-S(2\pi (k+1))|\le \frac{1}{k(2k+1)\pi }. (Hint: sin⁡(t+π)=−sin⁡t)(Hint:\,\sin (t+\pi )=-\sin t)

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 42번
# 여러 가지 함수의 적분증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
16.OpenStax 1권 · 6.4절 · 4번우리말 번역

원하는 임의의 구간 (y1,y2)({y}_{1},{y}_{2}) 에서 임의의 일차함수 x=g(y)x=g(y) 를 하나 고르세요. 이 함수의 길이를 구한 다음, 기하를 이용하여 그 길이가 맞음을 증명하세요.

영어 원문 보기

Pick an arbitrary linear function x=g(y)x=g(y) over any interval of your choice (y1,y2).({y}_{1},{y}_{2}). Determine the length of the function and then prove the length is correct by using geometry.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.4절 · 5번
# 곡선의 길이증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
17.OpenStax 1권 · 6.4절 · 51번우리말 번역

x=y2x={y}^{2} 의 (0,0) 에서 (1,1)(0,0)\,\text{에서}\,(1,1) 까지의 길이를 구하세요. x=(1/2)y2x=(1/2){y}^{2} 의 (0,0)(0,0) 에서 (2, 2)(2,\,2) 까지의 길이가 그것의 두 배임을 보이세요. 두 함수의 그래프를 그리고 왜 그런지 설명하세요.

영어 원문 보기

Solve for the length of x=y2x={y}^{2} from (0,0) to (1,1).(0,0)\,\text{to}\,(1,1). Show that x=(1/2)y2x=(1/2){y}^{2} from (0,0)(0,0) to (2, 2)(2,\,2) is twice as long. Graph both functions and explain why this is so.

정답·풀이 보기

답은 다양할 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

Answers may vary

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.4절 · 1번
# 곡선의 길이증명·논술자동 분류
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
18.OpenStax 1권 · 6장 복습 · 24번우리말 번역

[계산기 사용] 이 자료에 가장 잘 맞는 지수 곡선은 y=40.71+1.224xy=40.71+{1.224}^{x} 로 주어집니다. 시장의 상승분이 지속될 수 없었던 이유가 무엇이라고 생각하는지 설명하세요. 답을 뒷받침하기 위해 1계 도함수와 2계 도함수를 이용하세요. 이 모델은 20142014 년의 다우존스 산업평균지수를 얼마로 예측하는지 구하세요 ?

영어 원문 보기

[T] The best-fit exponential curve to these data is given by y=40.71+1.224x.y=40.71+{1.224}^{x}. Why do you think the gains of the market were unsustainable? Use first and second derivatives to help justify your answer. What would this model predict the Dow Jones industrial average to be in 20142014 ?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 23번
# 넓이(여러 가지 함수)증명·논술자동 분류
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19.CLP-2 · 1.7절 · 4번우리말 번역

어떤 미분가능한 함수 uu 와 vv 에 대해 부분적분을 이용하여 ∫u(x)⋅v′(x)dx\displaystyle\int u(x)\cdot v'(x) \mathrm{d}x 의 값을 구하려고 한다고 하자. v′(x)v'(x) 의 부정적분을 구해야 하는데, 택할 수 있는 것이 무수히 많다. v′(x)v'(x) 의 모든 부정적분이 서로 같은 최종 결과를 준다는 것을 보이세요.

영어 원문 보기

Suppose we want to use integration by parts to evaluate ∫u(x)⋅v′(x)dx\displaystyle\int u(x)\cdot v'(x) \mathrm{d}x for some differentiable functions uu and vv. We need to find an antiderivative of v′(x)v'(x), but there are infinitely many choices. Show that every antiderivative of v′(x)v'(x) gives an equivalent final answer.

정답·풀이 보기

모든 부정적분은 상수만큼만 차이가 나므로, 어떤 CC 에 대해 모두 v(x)+Cv(x)+C 로 쓸 수 있다. 그러면 부분적분 공식에 의해

∫u(x)⋅v′(x)dx=u(x)⏟u[v(x)+C]⏟v−∫[v(x)+C]⏟vu′(x)dx⏟du=u(x)v(x)+Cu(x)−∫v(x)u′(x)dx−∫Cu′(x)dx=u(x)v(x)+Cu(x)−∫v(x)u′(x)dx−Cu(x)+D=u(x)v(x)−∫v(x)u′(x)dx+D\begin{aligned} \int u(x)\cdot v'(x) \mathrm{d}x&=\underbrace{u(x)}_u\underbrace{\big[ v(x)+C\big]}_v - \int \underbrace{\big[ v(x)+C\big]}_v \underbrace{u'(x)\mathrm{d}x}_{\mathrm{d}u}\\ &=u(x)v(x)+Cu(x) - \int v(x)u'(x)\mathrm{d}x - \int Cu'(x)\mathrm{d}x \\&=u(x)v(x)+Cu(x) - \int v(x)u'(x)\mathrm{d}x - Cu(x)+D \\&=u(x)v(x) - \int v(x)u'(x)\mathrm{d}x +D \end{aligned}

이다. 여기서 DD 는 임의의 상수이다.

CC 가 포함된 항이 서로 상쇄되므로 CC 를 무엇으로 택하든 상관없다. 어떻게 택해도 결과는 같다.

원본 교재 풀이(영어)

All the antiderivatives differ only by a constant, so we can write them all as v(x)+Cv(x)+C for some CC. Then, using the formula for integration by parts,

∫u(x)⋅v′(x)dx=u(x)⏟u[v(x)+C]⏟v−∫[v(x)+C]⏟vu′(x)dx⏟du=u(x)v(x)+Cu(x)−∫v(x)u′(x)dx−∫Cu′(x)dx=u(x)v(x)+Cu(x)−∫v(x)u′(x)dx−Cu(x)+D=u(x)v(x)−∫v(x)u′(x)dx+D\begin{aligned} \int u(x)\cdot v'(x) \mathrm{d}x&=\underbrace{u(x)}_u\underbrace{\big[ v(x)+C\big]}_v - \int \underbrace{\big[ v(x)+C\big]}_v \underbrace{u'(x)\mathrm{d}x}_{\mathrm{d}u}\\ &=u(x)v(x)+Cu(x) - \int v(x)u'(x)\mathrm{d}x - \int Cu'(x)\mathrm{d}x \\&=u(x)v(x)+Cu(x) - \int v(x)u'(x)\mathrm{d}x - Cu(x)+D \\&=u(x)v(x) - \int v(x)u'(x)\mathrm{d}x +D \end{aligned}

where DD is any constant.

Since the terms with CC cancel out, it didn't matter what we chose for CC–all choices end up the same.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 3.1절 · 7번
# 부분적분법증명·논술기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
20.Active Calculus · 6.1절 · 12번우리말 번역

f(x)=2−x2f(x) = 2-x^2 이라 하자. 구간 [a,b][a,b] 에서 연속인 임의의 함수 ff 의 평균값은 1b−a∫abf(x) dx\frac{1}{b-a} \int_a^b f(x) \, dx 로 주어진다는 것을 기억하세요.

(a) 구간 [0,2][0,\sqrt{2}] 에서 f(x)=2−x2f(x) = 2-x^2 의 평균값을 구하세요. 이 값을 rr 이라 하세요. (b) y=f(x)y = f(x) 와 y=ry = r 의 그래프를 그리세요. 두 그래프의 교점을 구하세요. (c) 구간 [0,2][0,\sqrt{2}] 에서 y=f(x)y = f(x) 의 아래쪽이면서 y=ry = r 의 위쪽에 있는 부분의 넓이가, y=ry = r 의 아래쪽이면서 y=f(x)y = f(x) 의 위쪽에 있는 부분의 넓이와 같음을 보이세요. (d) (c)의 결과는 임의의 구간에서 임의의 연속함수와 그 평균값에 대해서도 성립하나요? 그 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=2−x2f(x) = 2-x^2. Recall that the average value of any continuous function ff on an interval [a,b][a,b] is given by 1b−a∫abf(x) dx\frac{1}{b-a} \int_a^b f(x) \, dx.

(a) Find the average value of f(x)=2−x2f(x) = 2-x^2 on the interval [0,2][0,\sqrt{2}]. Call this value rr. (b) Sketch a graph of y=f(x)y = f(x) and y=ry = r. Find their intersection point(s). (c) Show that on the interval [0,2][0,\sqrt{2}], the amount of area that lies below y=f(x)y = f(x) and above y=ry = r is equal to the amount of area that lies below y=ry = r and above y=f(x)y = f(x). (d) Will the result of (c) be true for any continuous function and its average value on any interval? Why?

정답·풀이 보기

(a) 구간 [0,2][0,\sqrt{2}] 에서 ff 의 평균값은 r=12∫022−x2 dx=12(2x−x33)∣02=12(22−233)=2−23=43 .\begin{aligned}r &= \frac{1}{\sqrt{2}} \int_0^{\sqrt{2}} 2-x^2 \, dx \\ &= \left. \frac{1}{\sqrt{2}}\left(2x - \frac{x^3}{3}\right) \right|_0^{\sqrt{2}} \\ &= \frac{1}{\sqrt{2}}\left( 2\sqrt{2} - \frac{\sqrt{2}^3}{3} \right) \\ &= 2 - \frac{2}{3} \\ &= \frac{4}{3}\end{aligned}\,. (b) y=f(x)y=f(x) 와 y=ry=r 의 교점은 양수 xx 에 대하여 2−x2=432-x^2 = \frac{4}{3} 일 때 생기며, 이로부터 x2=23x^2 = \frac{2}{3} 이므로 x=63x = \frac{\sqrt{6}}{3} 이다. ff 의 그래프, y=ry = r 의 그래프와 교점은 다음 그림과 같다. 구간 0, sqrt 2 에서 f(x) = 2-x 2 의 그래프와, 이 구간에서의 평균값 y = frac 4 3 의 그래프이다. 함수 f 는 0 lt x lt frac sqrt 6 3 에서 평균값보다 위에 있고 그 평균값보다 아래에 있 (c) 아래 그림과 같이, 구간 [0,63]\left[0, \frac{\sqrt{6}}{3}\right] 에서 y=f(x)y = f(x) 의 아래쪽이면서 y=ry = r 의 위쪽에 있는 부분의 넓이를 A1A_1, 구간 [63,2]\left[\frac{\sqrt{6}}{3}, \sqrt{2}\right] 에서 y=ry = r 의 아래쪽이면서 y=f(x)y = f(x) 의 위쪽에 있는 영역의 넓이를 A2A_2 라 하자. 그러면 A1=∫06/3(2−x2)−43 dx=∫06/323−x2 dx=(23x−x33)∣06/3=(23)(63)−(13)(63)3=269−6681=4627 .\begin{aligned}A_1 &= \int_0^{\sqrt{6}/3} (2-x^2) - \frac{4}{3} \ dx \\ &= \int_0^{\sqrt{6}/3} \frac{2}{3} - x^2 \ dx \\ &= \left. \left( \frac{2}{3}x - \frac{x^3}{3} \right) \right|_0^{\sqrt{6}/3} \\ &= \left(\frac{2}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right) - \left(\frac{1}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right)^3 \\ &= \frac{2\sqrt{6}}{9} - \frac{6 \sqrt{6}}{81} \\ &= \frac{4 \sqrt{6}}{27}\end{aligned}\,. 그리고 A2=∫6/3243−(2−x2) dx=∫6/32x2−23 dx=(x33−23x)∣6/32=(223−232)−[(13)(63)3−(23)(63)]=4627 .\begin{aligned}A_2 &= \int_{\sqrt{6}/3}^{\sqrt{2}} \frac{4}{3} - (2-x^2) \ dx \\ &= \int_{\sqrt{6}/3}^{\sqrt{2}} x^2 - \frac{2}{3} \ dx \\ &= \left. \left(\frac{x^3}{3} - \frac{2}{3}x \right) \right|_{\sqrt{6}/3}^{\sqrt{2}} \\ &= \left(\frac{2\sqrt{2}}{3} - \frac{2}{3} \sqrt{2} \right) - \left[ \left(\frac{1}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right)^3 - \left(\frac{2}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right) \right] \\ &= \frac{4 \sqrt{6}}{27}\end{aligned}\,. 따라서 A1=A2A_1 = A_2 이다. (d) 답은 예이다. AVAV 를 구간 [a,b][a,b] 에서 함수 ff 의 평균값이라 하자. 평균값의 정의에 의해 AV(b−a)=∫abf(x) dx ,AV(b-a) = \int_a^b f(x) \ dx\,, 이며, 이는 밑변이 (b−a)(b-a) 이고 높이가 AVAV 인 직사각형의 넓이로 볼 수도 있다. 이제 구간 [a,b][a,b] 에서 ff 의 그래프의 위쪽이면서 직선 y=AVy=AV 의 아래쪽에 있는 영역의 넓이를 R1R_1, 구간 [a,b][a,b] 에서 ff 의 그래프의 아래쪽이면서 직선 y=AVy=AV 의 위쪽에 있는 영역의 넓이를 R2R_2 라 하자. 아래 그림은 정적분의 값이 직사각형의 넓이에 직사각형 위쪽의 넓이를 더하고 직사각형 아래쪽의 넓이를 뺀 것과 같음을 보여 주며, 즉 ∫abf(x) dx=AV(b−a)+R2−R1 .\int_a^b f(x) \, dx = AV(b-a) + R_2 - R_1\,. 이미 AV(b−a)=∫abf(x) dxAV(b-a) = \int_a^b f(x) \ dx 임을 보였으므로 R2−R1=0R_2 - R_1 = 0 이다. 따라서 [a,b][a,b] 에서 y=f(x)y = f(x) 의 아래쪽이면서 y=AVy = AV 의 위쪽에 있는 영역의 넓이는, y=AVy = AV 의 아래쪽이면서 y=f(x)y = f(x) 의 위쪽에 있는 넓이와 같다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The average value of ff on the interval [0,2][0,\sqrt{2}] is r=12∫022−x2 dx=12(2x−x33)∣02=12(22−233)=2−23=43 .\begin{aligned}r &= \frac{1}{\sqrt{2}} \int_0^{\sqrt{2}} 2-x^2 \, dx \\ &= \left. \frac{1}{\sqrt{2}}\left(2x - \frac{x^3}{3}\right) \right|_0^{\sqrt{2}} \\ &= \frac{1}{\sqrt{2}}\left( 2\sqrt{2} - \frac{\sqrt{2}^3}{3} \right) \\ &= 2 - \frac{2}{3} \\ &= \frac{4}{3}\end{aligned}\,. (b) The intersection point of y=f(x)y=f(x) and y=ry=r occurs, for positive xx, when 2−x2=432-x^2 = \frac{4}{3}, from which it follows that x2=23x^2 = \frac{2}{3} and thus x=63x = \frac{\sqrt{6}}{3}. A graph of ff, y=ry = r, and the intersection point is shown in the following figure. A plot of f(x) = 2-x 2 on the interval 0, sqrt 2 , along with its average value on the interval, y = frac 4 3 . The function f lies above its average value for 0 lt x lt frac sqrt 6 3 and below its av (c) Let A1A_1 be the area that lies below y=f(x)y = f(x) and above y=ry = r on the interval [0,63]\left[0, \frac{\sqrt{6}}{3}\right] and A2A_2 the are of the region that lies below y=ry = r and above y=f(x)y = f(x) on [63,2]\left[\frac{\sqrt{6}}{3}, \sqrt{2}\right] as illustrated in the figure below. Then A1=∫06/3(2−x2)−43 dx=∫06/323−x2 dx=(23x−x33)∣06/3=(23)(63)−(13)(63)3=269−6681=4627 .\begin{aligned}A_1 &= \int_0^{\sqrt{6}/3} (2-x^2) - \frac{4}{3} \ dx \\ &= \int_0^{\sqrt{6}/3} \frac{2}{3} - x^2 \ dx \\ &= \left. \left( \frac{2}{3}x - \frac{x^3}{3} \right) \right|_0^{\sqrt{6}/3} \\ &= \left(\frac{2}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right) - \left(\frac{1}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right)^3 \\ &= \frac{2\sqrt{6}}{9} - \frac{6 \sqrt{6}}{81} \\ &= \frac{4 \sqrt{6}}{27}\end{aligned}\,. and A2=∫6/3243−(2−x2) dx=∫6/32x2−23 dx=(x33−23x)∣6/32=(223−232)−[(13)(63)3−(23)(63)]=4627 .\begin{aligned}A_2 &= \int_{\sqrt{6}/3}^{\sqrt{2}} \frac{4}{3} - (2-x^2) \ dx \\ &= \int_{\sqrt{6}/3}^{\sqrt{2}} x^2 - \frac{2}{3} \ dx \\ &= \left. \left(\frac{x^3}{3} - \frac{2}{3}x \right) \right|_{\sqrt{6}/3}^{\sqrt{2}} \\ &= \left(\frac{2\sqrt{2}}{3} - \frac{2}{3} \sqrt{2} \right) - \left[ \left(\frac{1}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right)^3 - \left(\frac{2}{3}\right) \left(\frac{\sqrt{6}}{3} \right) \right] \\ &= \frac{4 \sqrt{6}}{27}\end{aligned}\,. Hence A1=A2A_1 = A_2 as desired. (d) The answer is yes. Let AVAV is the average value of a function ff on an interval [a,b][a,b]. By the definition of average value, AV(b−a)=∫abf(x) dx ,AV(b-a) = \int_a^b f(x) \ dx\,, which can also be viewed as the area of the rectangle with base (b−a)(b-a) and height AVAV. Now suppose that the area of the region above the graph of ff and below the line y=AVy=AV on the interval [a,b][a,b] is R1R_1 and the area of the region below the graph of ff and above the line y=AVy=AV on the interval [a,b][a,b] is R2R_2. The figure below illustrates that the value of the definite integral is the area of the rectangle plus the area above the rectangle minus the area below the rectangle, or ∫abf(x) dx=AV(b−a)+R2−R1 .\int_a^b f(x) \, dx = AV(b-a) + R_2 - R_1\,. Having already established that AV(b−a)=∫abf(x) dxAV(b-a) = \int_a^b f(x) \ dx, it follows that R2−R1=0R_2 - R_1 = 0. So the area of the region that lies below y=f(x)y = f(x) and above y=AVy = AV is equal to the amount of area that lies below y=AVy = AV and above y=f(x)y = f(x) on [a,b][a,b].

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 19번
# 넓이(여러 가지 함수)증명·논술자동 분류
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