가 연속함수이고 일 때, 를 구하세요.
영어 원문 보기
If where is a continuous function, find .
정답·풀이 보기
의 양변에 를 적용한다. 그러면 미적분의 기본정리 제1부에 의해
원본 교재 풀이(영어)
Apply to both sides of . Then, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,
문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 적분
부정적분 F로 정적분 F(b)−F(a)를 계산하고, 적분과 미분의 관계를 이해한다
유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
167문제 · 9 / 9쪽
가 연속함수이고 일 때, 를 구하세요.
If where is a continuous function, find .
의 양변에 를 적용한다. 그러면 미적분의 기본정리 제1부에 의해
Apply to both sides of . Then, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,
로 달리는 자동차가 시각 에 브레이크를 밟는다. 속도( 단위)는 식 에 따라 감소한다. 자동차가 멈출 때까지 얼마나 멀리 가는지 구하세요.
A car traveling at applies its brakes at time , its velocity (in ) decreasing according to the formula . How far does the car go before it stops?
일 때 자동차가 멈추며, 이는 시각 일 때이다. 그 시각까지 이동한 거리는
The car stops when , which occurs at time . The distance covered up to that time is
라 하자.
(a) 도함수 의 식을 구하세요. (식에 적분 기호가 포함되어도 됩니다.) (b) 의 그래프 위의 에서의 접선의 방정식을 구하세요.
Define .
(a) Find a formula for the derivative . (Your formula may include an integral sign.) (b) Find the equation of the tangent line to the graph of at .
(a) 곱의 미분법, 합성함수의 미분법, 미적분학의 기본정리 제1부를 차례로 이용하면,
(b) 일반적으로 의 그래프 위의 에서의 접선의 방정식은
이다. 주어진 와 을 대입하면 다음과 같다.
(a) Using the product rule, followed by the chain rule, followed by the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,
(b) In general, the equation of the tangent line to the graph of at is
Substituting in the given and :
두 학생이 어떤 함수 에 대하여 를 계산한다.
누가 올바른 답을 얻었는지 구하세요.
Two students calculate for some function .
Who ended up with the correct answer?
“”는 함수에 임의의 상수를 더할 수 있다는 뜻임을 기억하자. 이므로 학생 A와 학생 B의 답은 서로 같은 답이다. 두 답은 상수만큼만 다르다.
따라서 한 학생이 맞으면 두 학생 모두 맞고, 한 학생이 틀리면 두 학생 모두 틀리다. 학생 A의 풀이를 확인하면 다음과 같다. 따라서 학생 A의 답은 실제로 의 원시함수이다. 그러므로 두 학생 모두 올바른 답을 얻었다.
참고: 서로 같은 답이 꽤 다르게 보이는 일은 자주 있다. 자신의 풀이를 다른 사람의 풀이와 비교할 때 이 점을 기억해 두면 좋다!
Recall that “" means that we can add any constant to the function. Since , Students A and B have equivalent answers: they only differ by a constant.
So, if one is right, both are right; if one is wrong, both are wrong. We check Student A's work: So, Student A's answer is indeed an anditerivative of . Therefore, both students ended up with the correct answer.
Remark: it is a frequent occurrence that equivalent answers might look quite different. As you are comparing your work to others', this is a good thing to keep in mind!
라 하자.
(a) 의 값을 구하세요. (b) 는 무엇인지 구하세요.
Let .
(a) Evaluate . (b) What is ?
(a) 일 때,
(b) 적분이 에 대한 것이므로 항은 적분 밖으로 꺼낼 수 있다. 즉, 적분을 할 때에는 이 상수이다(미분을 할 때에는 분명히 상수가 아니지만).
참고: 이 문제에서 와 는 서로 다른 역할을 하므로 서로 다른 이름을 쓰는 것이 매우 중요하다. 이것이 를 뜻하면서 라고 쓰는 흔한 실수를 피해야 하는 이유 중 하나이다.
(a) When ,
(b) Since the integration is with respect to , the term can be moved outside the integral. That is: for the purposes of the integral, is a constant (although for the purposes of the derivative, it certainly is not).
Remark: Since and play different roles in our problem, it's crucial that they have different names. This is one reason why we should avoid the common mistake of writing when we mean .
함수 가 다음과 같이 구간별로 정의되어 있습니다.
(a) 구간 에서 와 축으로 둘러싸인 영역의 부호 있는 넓이의 합을 정확한 값으로 구하세요. (b) 구간 에서 의 평균값을 정확한 값으로 구하세요. (c) 위의 의 정의를 일 때 가 되도록 확장했을 때 이 성립하도록 하는, 에서의 함수 의 식을 구하세요.
A function is given piecewise by the formula
(a) Determine the exact value of the net signed area enclosed by and the -axis on the interval . (b) Compute the exact average value of on . (c) Find a formula for a function on so that if we extend the above definition of so that if , it follows that .
(a) 구간 에서 와 축으로 둘러싸인 영역의 부호 있는 넓이의 합은 이다. 아래 그림은 구간 에서 의 그래프를 나타낸 것이다. 구간 에서 의 정적분을 계산하기 위해 부분구간 과 에서의 적분을 생각한다. 이렇게 하고 미적분의 기본정리를 이용하면
(b) 구간 에서 의 평균값을 구하려면 먼저
를 계산해야 한다. (a)의 결과를 이용하고 부분구간 와 를 생각하면
따라서 구간 에서 의 평균값은
(c) 이므로, 와 같으면서 에서도 정의되어 를 만족하는 함수 가 필요하다. 연속성을 유지하기 위해 도 만족하도록 의 식을 택한다. 그래프가 둘러싸는 넓이가 단위가 되는 일차함수를 고르는 것이 자연스러우며, 이는 기울기의 크기가 인 함수이다. 확인을 위해 계산하면
따라서 에서 이고 에서 로 정의한 는 원하는 성질을 가진다. 의 그래프는 아래 그림과 같다.
(a) The net signed area enclosed by and the -axis on the interval is . The figure below shows a graph of on the interval . To calculate the definite integral of on the interval , we consider the integrals on the subintervals and . Doing so and using the Fundamental Theorem of Calculus,
(b) To find the average value of on we need to first calculate
Using our work in (a) and considering the subintervals and ,
Therefore, the average value of on is
(c) Since , we need a function that matches but that is also defined on so that . To preserve continuity, we will choose a formula for that also satisfies . It's natural to pick a linear function whose graph encloses units of area, so one that has a slope of . To check, we compute
So defined so that for and on has the desired property. A graph of is shown in the figure below.
항공기가 가능한 한 빠르게 상승하려고 할 때, 높은 고도일수록 공기가 희박하기 때문에 상승률(단위: 피트/분)은 고도가 높아짐에 따라 감소합니다. 아래는 어떤 단발 엔진 항공기의 성능 자료를 나타낸 표로, 여러 고도에서의 상승률을 보여 줍니다. 여기서 는 고도 에서의 비행기의 상승률을 나타냅니다.
| (피트) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (피트/분) |
고도 에 있는 비행기가 다음 1피트를 더 상승하는 데 필요한 시간(분)을 나타내는 새로운 함수 를 생각하세요.
(a) 에 대한 비슷한 값의 표를 만들고, 이 표가 위의 표와 어떤 관계가 있는지 설명하세요. 단위도 반드시 설명하세요. (b) 도함수가 인 함수를 정확하게 해석하세요. 입력은 무엇이고 출력은 무엇인지 설명하세요. 또한 이 함수가 우리에게 알려 주는 것이 무엇인지 쉬운 말로 설명하세요. (c) 그 값이 비행기가 고도 10,000피트까지 상승하는 데 필요한 시간(분)을 정확히 알려 주는 정적분을 구하세요. 이 정적분의 값이 왜 그러한 의미를 갖는지 분명하게 설명하세요. (d) 리만 합 를 이용하여 (c)에서 구한 정적분의 값을 어림하세요. 결과에 단위를 포함하세요.
When an aircraft attempts to climb as rapidly as possible, its climb rate (in feet per minute) decreases as altitude increases, because the air is less dense at higher altitudes. Given below is a table showing performance data for a certain single engine aircraft, giving its climb rate at various altitudes, where denotes the climb rate of the airplane at an altitude .
| (feet) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (ft/min) |
Let a new function called measure the number of minutes required for a plane at altitude to climb the next foot of altitude.
(a) Determine a similar table of values for and explain how it is related to the table above. Be sure to explain the units. (b) Give a careful interpretation of a function whose derivative is . Describe what the input is and what the output is. Also, explain in plain English what the function tells us. (c) Determine a definite integral whose value tells us exactly the number of minutes required for the airplane to ascend to 10,000 feet of altitude. Clearly explain why the value of this integral has the required meaning. (d) Use the Riemann sum to estimate the value of the integral you found in (c). Include units on your result.
(a) 주어진 상승률 의 단위는 피트/분이고, 새 함수 의 단위는 분/피트이므로 는 의 역수이다. 즉 이다. 따라서 다음과 같이 보완된 표를 얻는다.
| (피트) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (피트/분) | |||||||||||
| (분/피트) | |||||||||||
| (b) 어떤 함수가 주어졌을 때, 그 도함수의 단위는 “입력 단위당 출력 단위”임을 알고 있다. 의 단위가 “분/피트”이고 입력 단위가 “피트”이므로, 의 원시함수의 출력 단위는 “분”이어야 한다. 따라서 이 원시함수는 비행기가 피트의 고도까지 상승하는 데 걸리는 총 시간(분)을 알려 준다. | |||||||||||
| (c) 비행기가 피트의 고도까지 상승하는 데 필요한 시간(분)은 다음 정적분으로 주어진다. | |||||||||||
| 이는 의 단위가 “분/피트”이고 대응하는 리만 합에서 의 단위가 “피트”이므로, 이 단위를 가진 양들의 곱은 분 단위로 측정되는 수치가 되기 때문이다. | |||||||||||
| (d) 리만 합 에서는 부분구간이 개이다. 주어진 자료에서 이는 알려진 자료점을 하나씩 건너뛰며 함수의 값을 구해야 한다는 뜻이다. 구체적으로, | |||||||||||
| 따라서 비행기가 10,000피트의 고도까지 상승하는 데 분보다 조금 더 걸린다. |
(a) Since the given climb rate, , is in feet per minute, and the new function, , is measured in minutes per foot, it follows that is the reciprocal of , so . Hence we get the following updated table.
| (feet) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (ft/min) | |||||||||||
| (min/ft) | |||||||||||
| (b) Given an original function, we know that the units on its derivative are “units of input per unit of output”. Since the units on are “minutes per foot”, it follows that the antiderivative of should have output units of “minutes” since its input units are “feet”. The antiderivative function should thus tell us the total number of minutes that it takes for the plane to climb to an altitude of feet. | |||||||||||
| (c) The number of minutes required for the airplane to ascend to feet of altitude is given by the definite integral | |||||||||||
| since the units on are “minutes per foot” and the units on in the corresponding Riemann sum are “feet”, so when we take the product of quantities with these units, the resulting numerical quantity is measured in minutes. | |||||||||||
| (d) For the Riemann sum , we have subintervals. Given the original data, this means that we need to evaluate the function at every other known data point. In particular, | |||||||||||
| Thus, it takes the plane a bit more than minutes to climb to an altitude of 10,000 feet. |