문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 함수의 극한과 연속

함수의 극한과 연속 전체 문제

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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.

16문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 2.1절 · 13번우리말 풀이

[계산기 사용] 다음 표를 알맞은 값으로 채우세요. yy좌표, 점 Q(x,y)Q(x,y), 그리고 두 점 PP, QQ를 지나는 할선의 기울기 msecm_{\text{sec}}를 구합니다. 답은 유효숫자 8자리로 반올림하세요.

x y Q(x,y)Q(x,y) msec
−1.05 a. e. i.
−1.01 b. f. j.
−1.005 c. g. k.
−1.001 d. h. l.
영어 원문 보기

[T] Complete the following table with the appropriate values: y-coordinate of Q, the point Q(x,y),Q(x,y), and the slope of the secant line passing through points P and Q. Round your answer to eight significant digits.

x y Q(x,y)Q(x,y) msec
−1.05 a. e. i.
−1.01 b. f. j.
−1.005 c. g. k.
−1.001 d. h. l.
풀이 보기

점 Q 를 점 P 에 가까이 보낼수록 할선의 기울기가 어떤 값에 다가가는지 표로 살펴보는 문제예요.

  1. 1

    어떤 함수와 점인지 먼저 확인해요. 이 문제에는 함수와 점 PP 가 나와 있지 않지만, 원본 정답의 값(−0.95238095-0.95238095 등)을 보면 f(x)=1xf(x)=\dfrac{1}{x} 이고 P(−1,−1)P(-1,-1) 임을 알 수 있어요. (앞 문제에서 주어진 조건으로 보여요.)

  2. 2

    yy좌표(a~d)를 구해요. 점 QQ 는 곡선 위의 점이니까 y=1xy=\dfrac{1}{x} 에 xx 값을 넣으면 돼요.

    • x=−1.05x=-1.05 일 때 y=1−1.05≈−0.95238095y=\dfrac{1}{-1.05}\approx -0.95238095
    • x=−1.01x=-1.01 일 때 y≈−0.99009901y\approx -0.99009901
    • x=−1.005x=-1.005 일 때 y≈−0.99502488y\approx -0.99502488
    • x=−1.001x=-1.001 일 때 y≈−0.99900100y\approx -0.99900100
  3. 3

    점 Q(x,y)Q(x,y)(e~h)를 적어요. 위에서 구한 xx 와 yy 를 짝지으면 돼요.

    • Q(−1.05, −0.95238095)Q(-1.05,\,-0.95238095)
    • Q(−1.01, −0.99009901)Q(-1.01,\,-0.99009901)
    • Q(−1.005, −0.99502488)Q(-1.005,\,-0.99502488)
    • Q(−1.001, −0.99900100)Q(-1.001,\,-0.99900100)
  4. 4

    할선의 기울기(i~l)를 구해요. 두 점 P(−1,−1)P(-1,-1), Q(x,y)Q(x,y) 를 지나는 직선의 기울기는 msec=y−(−1)x−(−1)=y+1x+1m_{\text{sec}}=\dfrac{y-(-1)}{x-(-1)}=\dfrac{y+1}{x+1} 이에요.

    x=−1.05x=-1.05 이면 −0.95238095+1−1.05+1=0.04761905−0.05≈−0.95238095\dfrac{-0.95238095+1}{-1.05+1}=\dfrac{0.04761905}{-0.05}\approx -0.95238095 예요.

    사실 y=1xy=\dfrac1x 를 넣어 정리하면 msec=1x+1x+1=1+xxx+1=1xm_{\text{sec}}=\dfrac{\frac1x+1}{x+1}=\dfrac{\frac{1+x}{x}}{x+1}=\dfrac1x 라서 기울기는 yy 값과 똑같아요.

  5. 5

    표에서 알 수 있는 것을 정리해요. xx 가 −1-1 에 가까워질수록 msecm_{\text{sec}} 는 −1-1 에 가까워져요. 이 값이 점 PP 에서의 접선의 기울기를 짐작하게 해 줘요.

답

(a) −0.95238095-0.95238095 (b) −0.99009901-0.99009901 (c) −0.99502488-0.99502488 (d) −0.99900100-0.99900100 / (e)~(h) QQ 는 각각 (−1.05,−0.95238095)(-1.05,-0.95238095), (−1.01,−0.99009901)(-1.01,-0.99009901), (−1.005,−0.99502488)(-1.005,-0.99502488), (−1.001,−0.99900100)(-1.001,-0.99900100) / (i)~(l) 기울기는 (a)~(d) 와 같은 값

자주 하는 실수

할선의 기울기를 구할 때 xx 값 대신 x+1x+1 이어야 하는 분모에 xx 를 그대로 넣거나, 부호를 빠뜨려요.

원본 교재 풀이(영어)

a. −0.95238095; b. −0.99009901; c. −0.99502488; d. −0.99900100; e. (−1;.0500000,−0;.95238095); f. (−1;.0100000,−0;.9909901); g. (−1;.0050000,−0;.99502488); h. (1.0010000,−0;.99900100); i. −0.95238095; j. −0.99009901; k. −0.99502488; l. −0.99900100

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.3절 · 2번
# 함수의 극한의 뜻그래프·표 해석보통
2.OpenStax 1권 · 2.2절 · 16번우리말 풀이

[계산기 사용] 다음 문제에서는 값의 표를 만들고 유효숫자 8자리로 반올림하세요. 표를 보고 극한값이 얼마일지 짐작해 보세요. 그다음 계산기로 함수의 그래프를 그려 극한을 확인하세요. 짐작이 맞았나요? 맞지 않았다면 표를 이용한 방법은 왜 실패했을까요?

lim⁡α→0+1αcos⁡(πα)\lim_{\alpha \to 0^{+}}\dfrac{1}{\alpha }\cos \left(\dfrac{\pi }{\alpha }\right)

α\alpha 1αcos⁡(πα)\dfrac{1}{\alpha }\cos \left(\dfrac{\pi }{\alpha }\right)
0.1 a.
0.01 b.
0.001 c.
0.0001 d.
영어 원문 보기

[T] In the following exercises, set up a table of values and round to eight significant digits. Based on the table of values, make a guess about what the limit is. Then, use a calculator to graph the function and determine the limit. Was the conjecture correct? If not, why does the method of tables fail?

lim⁡α→0+1αcos⁡(πα)\lim_{\alpha \to {0}^{+}}\frac{1}{\alpha }\cos \left(\frac{\pi }{\alpha }\right)

α\alpha 1αcos⁡(πα)\frac{1}{\alpha }\cos \left(\frac{\pi }{\alpha }\right)
0.1 a.
0.01 b.
0.001 c.
0.0001 d.
풀이 보기

표에 쓴 몇 개의 값만으로는 극한을 단정할 수 없어요. 그래프나 식 전체의 움직임까지 봐야 해요.

  1. 1

    표를 채워요. 코사인 안의 값 πα\dfrac{\pi}{\alpha} 를 먼저 구해요.

    • α=0.1\alpha=0.1 이면 π0.1=10π\dfrac{\pi}{0.1}=10\pi 이고 cos⁡10π=1\cos 10\pi=1 이므로 값은 10.1⋅1=10\dfrac{1}{0.1}\cdot 1=10
    • α=0.01\alpha=0.01 이면 cos⁡100π=1\cos 100\pi=1 이므로 값은 100100
    • α=0.001\alpha=0.001 이면 값은 10001000
    • α=0.0001\alpha=0.0001 이면 값은 1000010000
  2. 2

    표를 보고 짐작해요. 값이 10,100,1000,1000010,100,1000,10000 으로 한없이 커지니까 α→0+\alpha\to0^{+} 일 때 극한이 ∞\infty 라고 짐작할 수 있어요.

  3. 3

    그래프를 확인해요. 그래프를 그려 보면 00 에 가까워질수록 위아래로 아주 빠르게 흔들리면서 흔들림의 폭이 점점 커져요. 코사인 값이 −1-1 과 11 사이를 계속 오가는데 앞에 곱한 1α\dfrac1\alpha 가 커지기 때문이에요. 그래서 ∞\infty 로만 가지 않고 −∞-\infty 쪽으로도 가요.

  4. 4

    정말 극한이 있는지 따져 봐요. 같은 α→0+\alpha\to0^{+} 인데 점을 다르게 고르면 결과가 달라져요.

    • α=12n\alpha=\dfrac1{2n} 이면 πα=2nπ\dfrac{\pi}{\alpha}=2n\pi 이므로 값은 2n⋅1=2n→∞2n\cdot 1=2n\to\infty
    • α=12n+1\alpha=\dfrac1{2n+1} 이면 πα=(2n+1)π\dfrac{\pi}{\alpha}=(2n+1)\pi 이므로 값은 −(2n+1)→−∞-(2n+1)\to-\infty

    한 값에 다가가지 않으므로 극한은 존재하지 않아요.

  5. 5

    표가 실패한 이유예요. 표에 고른 α=0.1,0.01,0.001,0.0001\alpha=0.1,0.01,0.001,0.0001 은 모두 1(짝수)\dfrac{1}{(\text{짝수})} 꼴이라 코사인이 항상 11 이 되는 점만 골랐어요. 그래서 진동하는 모습을 보지 못하고 ∞\infty 라고 잘못 짐작한 거예요.

답

(a) 1010 (b) 100100 (c) 10001000 (d) 1000010000. 표로 짐작한 극한은 ∞\infty 이지만 실제로는 극한이 존재하지 않아요.

자주 하는 실수

표의 값이 계속 커진다는 것만 보고 극한이 ∞\infty 라고 확신해요.

원본 교재 풀이(영어)

a. 10.00000; b. 100.00000; c. 1000.0000; d. 10,000.000; Guess: lim⁡α→0+1αcos⁡(πα)=∞,\lim_{\alpha \to {0}^{+}}\frac{1}{\alpha }\cos \left(\frac{\pi }{\alpha }\right)=\infty , actual: DNE

A graph of the function (1/alpha) * cos (pi / alpha), which oscillates gently until the interval (-.2, .2), where it oscillates rapidly, going to infinity and negative infinity as it approaches the y axis.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.1절 · 13번
# 함수의 극한의 뜻그래프·표 해석보통
3.OpenStax 1권 · 2.2절 · 28번우리말 풀이

다음 문제에서는 여기에 나온 함수 y=f(x)y=f(x) 의 그래프를 이용해 값을 구하세요. 구할 수 있다면 구하고, 필요하면 어림해 보세요.

x<0 에서는 기울기가 −1 인 직선이고 (0,1) 에 빈 원이 있으며, 나머지는 꼭짓점 (0,−4) 에 색칠된 원이 있고 점 (2,0) 을 지나는 아래로 볼록한 포물선의 오른쪽 절반인 조각 함수의 그래프

lim⁡x→0f(x)\lim_{x\to 0}f(x)

영어 원문 보기

In the following exercises, use the graph of the function y=f(x)y=f(x) shown here to find the values, if possible. Estimate when necessary.

A graph of a piecewise function with two segments. The first is a linear function for x < 0. There is an open circle at (0,1), and its slope is -1. The second segment is the right half of a parabola opening upward. Its vertex is a closed circle at (0, -4), and it goes through the point (2,0).

lim⁡x→0f(x)\lim_{x\to 0}f(x)

풀이 보기

극한이 있으려면 왼쪽에서 다가갈 때와 오른쪽에서 다가갈 때의 값이 같아야 해요.

  1. 1

    왼쪽에서 다가가요. x<0x<0 일 때의 그래프는 직선이에요. xx 가 00 에 왼쪽에서 가까워지면 점이 빈 원이 있는 (0,1)(0,1) 쪽으로 다가가므로 lim⁡x→0−f(x)=1\lim_{x\to0^{-}}f(x)=1 이에요. (빈 원이라 f(0)=1f(0)=1 은 아니지만 극한값에는 상관없어요.)

  2. 2

    오른쪽에서 다가가요. x≥0x\ge 0 에서는 포물선의 오른쪽 절반이고 꼭짓점 (0,−4)(0,-4) 에서 시작해요. 오른쪽에서 00 에 가까워지면 yy 값이 −4-4 에 다가가므로 lim⁡x→0+f(x)=−4\lim_{x\to0^{+}}f(x)=-4 예요.

  3. 3

    두 값을 비교해요. 왼쪽 극한 11 과 오른쪽 극한 −4-4 가 서로 달라요. 따라서 x→0x\to0 일 때의 극한은 존재하지 않아요.

답

극한이 존재하지 않는다 (DNE)

자주 하는 실수

점 (0,−4)(0,-4) 처럼 색칠된 원의 값, 즉 f(0)=−4f(0)=-4 를 그대로 극한값이라고 써요.

원본 교재 풀이(영어)

DNE

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.2절 · 40번
# 좌극한과 우극한그래프·표 해석기본
4.OpenStax 1권 · 2.2절 · 34번우리말 풀이

다음 문제에서 그림에 나온 함수 y=f(x)y=f(x) 의 그래프를 이용하여 가능하면 값을 구하세요. 필요하면 어림해도 돼요.

세 개의 직선 조각으로 이루어진 함수의 그래프예요. 첫째는 x&lt;-2 에서 기울기 1이며 (-2,0) 에서 속이 빈 점으로 끝나요. 둘째는 -2&lt;x&lt;2 에서 기울기 -1 이고 원점을 지나며, 양 끝 (-2,2), (2,-2) 는 속이 찬 점이에요. 셋째는 x&gt;2 에서 기울기 1이고 (2,2) 의 속이 빈 점에서 시작해요.

lim⁡x→2+f(x)\lim_{x\to 2^{+}}f(x)

영어 원문 보기

In the following exercises, use the graph of the function y=f(x)y=f(x) shown here to find the values, if possible. Estimate when necessary.

A graph of a piecewise function with three segments, all linear. The first exists for x &lt; -2, has a slope of 1, and ends at the open circle at (-2, 0). The second exists over the interval (-2, 2), has a slope of -1, goes through the origin, and has closed circles at its endpoints (-2, 2) and (2,-2). The third exists for x&gt;2, has a slope of 1, and begins at the open circle (2,2).

lim⁡x→2+f(x)\lim_{x\to {2}^{+}}f(x)

답 쓰고 채점
풀이 보기

x→2+x\to2^+ 는 오른쪽에서 다가가는 것이니, x>2x>2 인 부분의 그래프가 향하는 높이를 읽어요.

  1. 1

    x→2+x\to2^+ 는 xx 가 22 보다 큰 쪽에서 22 로 다가간다는 뜻이에요. 그러니 x=2x=2 의 오른쪽 그래프만 봐요.

  2. 2

    x>2x>2 에서 그래프는 기울기 11 인 직선이고, (2,2)(2,2) 의 속이 빈 점에서 시작해요. 속이 빈 점은 그 점에서 함숫값이 22 가 아니라는 뜻이지만, 그래프가 향하는 높이는 22 예요.

  3. 3

    xx 가 오른쪽에서 22 로 다가갈수록 f(x)f(x) 는 22 에 가까워지므로 lim⁡x→2+f(x)=2\lim_{x\to2^+}f(x)=2 예요. (참고로 x→2−x\to2^- 일 때는 −2-2 로 가서 좌극한과 우극한이 달라요.)

답

22

자주 하는 실수

x=2x=2 에서 점이 찍힌 곳(−2-2)의 높이를 읽어 우극한도 −2-2 라고 답하기 쉬워요. 우극한은 오른쪽 가지만 봐요.

원본 교재 풀이(영어)

2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.3절 · 35번
# 좌극한과 우극한그래프·표 해석기본
5.OpenStax 1권 · 2.2절 · 40번우리말 풀이

다음 문제에서는 여기에 나온 함수 y=h(x)y=h(x) 의 그래프를 이용해 값을 구하세요. 구할 수 있다면 구하고, 필요하면 어림해 보세요.

원점으로 다가가는 두 곡선이 있는 함수의 그래프. 1사분면의 곡선은 원점을 꼭짓점으로 하고 x축 방향으로 열린 포물선의 윗부분이고, 3사분면의 곡선은 원점을 꼭짓점으로 아래로 열린 포물선의 왼쪽 부분이다

lim⁡x→0+h(x)\lim_{x\to 0^{+}}h(x)

영어 원문 보기

In the following exercises, use the graph of the function y=h(x)y=h(x) shown here to find the values, if possible. Estimate when necessary.

A graph of a function with two curves approaching 0 from quadrant 1 and quadrant 3. The curve in quadrant one appears to be the top half of a parabola opening to the right of the y axis along the x axis with vertex at the origin. The curve in quadrant three appears to be the left half of a parabola opening downward with vertex at the origin.

lim⁡x→0+h(x)\lim_{x\to {0}^{+}}h(x)

답 쓰고 채점
풀이 보기

x→0+x\to0^{+} 는 00 보다 큰 쪽(오른쪽)에서만 다가간다는 뜻이니 그래프의 오른쪽 조각만 보면 돼요.

  1. 1

    어느 쪽을 볼지 정해요. 0+0^{+} 는 x>0x>0 인 쪽에서 00 에 다가간다는 뜻이에요. 그래서 yy축 오른쪽, 즉 1사분면의 곡선만 보면 돼요.

  2. 2

    곡선이 다가가는 값을 읽어요. 1사분면의 곡선은 원점에서 시작해 오른쪽으로 뻗어요. xx 가 오른쪽에서 00 에 가까워지면 곡선의 yy 값도 00 에 가까워져요.

답

00

자주 하는 실수

왼쪽 곡선(3사분면)까지 함께 보고 극한이 없다고 판단해요. 이 문제는 오른쪽에서만 다가가요.

원본 교재 풀이(영어)

0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 1.4절 · 3번
# 좌극한과 우극한그래프·표 해석기본
6.OpenStax 1권 · 2.3절 · 11번우리말 풀이

다음 문제에서는 직접 대입하면 각 극한이 부정형 0/00/0 이 됨을 보이세요. 그런 다음 극한값을 구하세요.

lim⁡x→4x2−16x−4\lim_{x\to 4}\dfrac{x^{2}-16}{x-4}

영어 원문 보기

In the following exercises, use direct substitution to show that each limit leads to the indeterminate form 0/0.0/0. Then, evaluate the limit.

lim⁡x→4x2−16x−4\lim_{x\to 4}\frac{{x}^{2}-16}{x-4}

풀이 보기

0/00/0 꼴이면 분자를 인수분해해서 분모와 같은 인수를 약분해요.

  1. 1

    먼저 x=4x=4 를 대입해 봐요. 분자는 42−16=04^2-16=0, 분모는 4−4=04-4=0 이라서 00\dfrac{0}{0} 꼴이 돼요. 이 꼴은 값이 정해지지 않아서 식을 바꿔야 해요.

  2. 2

    분자를 인수분해해요. x2−16=(x+4)(x−4)x^2-16=(x+4)(x-4) 이므로

    x2−16x−4=(x+4)(x−4)x−4\frac{x^2-16}{x-4}=\frac{(x+4)(x-4)}{x-4}

  3. 3

    약분해요. x→4x\to4 일 때 x≠4x\ne4 이므로 x−4≠0x-4\ne0 이라서 약분해도 돼요. 식은 x+4x+4 가 돼요.

  4. 4

    극한값을 구해요. lim⁡x→4(x+4)=4+4=8\lim_{x\to4}(x+4)=4+4=8

답

88

자주 하는 실수

0/00/0 이 나오면 극한이 00 이라고 하거나 존재하지 않는다고 단정해요.

원본 교재 풀이(영어)

lim⁡x→4x2−16x−4=16−164−4=00;\lim_{x\to 4}\frac{{x}^{2}-16}{x-4}=\frac{16-16}{4-4}=\frac{0}{0}; then, lim⁡x→4x2−16x−4=lim⁡x→4(x+4)(x−4)x−4=8\lim_{x\to 4}\frac{{x}^{2}-16}{x-4}=\lim_{x\to 4}\frac{(x+4)(x-4)}{x-4}=8

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.3절 · 23번
# 극한의 성질과 계산계산기본
7.OpenStax 1권 · 2.3절 · 23번우리말 풀이

다음 문제에서는 직접 대입해서 정의되지 않는 식을 얻으세요. 그런 다음 (본문의) 방법을 써서 함수를 간단히 하고 극한을 구하세요.

lim⁡x→1−2x2+7x−4x2+x−2\lim_{x\to 1^{-}}\dfrac{2x^{2}+7x-4}{x^{2}+x-2}

영어 원문 보기

In the following exercises, use direct substitution to obtain an undefined expression. Then, use the method of (see text) to simplify the function to help determine the limit.

lim⁡x→1−2x2+7x−4x2+x−2\lim_{x\to {1}^{-}}\frac{2{x}^{2}+7x-4}{{x}^{2}+x-2}

풀이 보기

분모만 00 이 되고 분자는 00 이 아니면 ±∞\pm\infty 로 가요. 부호는 xx 가 11 의 왼쪽에서 다가갈 때의 분모 부호로 정해요.

  1. 1

    직접 대입해 봐요. x=1x=1 이면 분자는 2+7−4=52+7-4=5, 분모는 1+1−2=01+1-2=0 이라서 50\dfrac{5}{0} 로 정의되지 않아요.

  2. 2

    인수분해해요. 분자는 2x2+7x−4=(2x−1)(x+4)2x^2+7x-4=(2x-1)(x+4), 분모는 x2+x−2=(x+2)(x−1)x^2+x-2=(x+2)(x-1) 이에요. 약분할 공통 인수는 없어요.

    (2x−1)(x+4)(x+2)(x−1)\frac{(2x-1)(x+4)}{(x+2)(x-1)}

  3. 3

    분자와 분모의 값이 어디로 가는지 봐요. x→1x\to1 일 때 분자 (2x−1)(x+4)→1⋅5=5(2x-1)(x+4)\to 1\cdot5=5 (양수), (x+2)→3(x+2)\to3 (양수) 예요. 문제는 분모의 (x−1)(x-1) 이에요.

  4. 4

    왼쪽에서 다가갈 때의 부호를 확인해요. x→1−x\to1^{-} 이면 x<1x<1 이므로 x−1x-1 은 아주 작은 음수예요. 그래서 전체는 양수(양수)×(아주 작은 음수)\dfrac{\text{양수}}{\text{(양수)}\times(\text{아주 작은 음수})} 로 절댓값이 한없이 커지는 음수가 돼요.

답

−∞-\infty

자주 하는 실수

50\dfrac{5}{0} 을 보고 부호를 따지지 않은 채 그냥 ∞\infty 라고 써요.

원본 교재 풀이(영어)

−∞

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.4절 · 4번
# 극한의 성질과 계산계산보통
8.OpenStax 1권 · 2.3절 · 35번우리말 풀이

[계산기 사용] 다음 문제에서는 계산기로 각 조각 함수의 그래프를 그리고, 그래프를 살펴서 주어진 극한을 구하세요.

h(x)={x2−2x+1,x<23−x,x≥2h(x)=\left\{\begin{array}{ll}x^{2}-2x+1, & x<2 \\ 3-x, & x\ge 2\end{array}\right.

a. lim⁡x→2−h(x)\lim_{x\to 2^{-}}h(x) b. lim⁡x→2+h(x)\lim_{x\to 2^{+}}h(x)

영어 원문 보기

[T] In the following exercises, use a calculator to draw the graph of each piecewise-defined function and study the graph to evaluate the given limits.

h(x)={x2−2x+1,x<23−x,x≥2h(x)=\left\{\begin{array}{ll}{x}^{2}-2x+1, & x<2 \\ 3-x, & x\ge 2\end{array}\right.

a. lim⁡x→2−h(x)\lim_{x\to {2}^{-}}h(x) b. lim⁡x→2+h(x)\lim_{x\to {2}^{+}}h(x)

풀이 보기

x=2x=2 의 왼쪽에서는 첫 번째 식을, 오른쪽에서는 두 번째 식을 써요.

  1. 1

    어느 식을 쓸지 정해요. x→2−x\to2^{-} 는 x<2x<2 이므로 x2−2x+1x^2-2x+1 을 써요. x→2+x\to2^{+} 는 x>2x>2 이므로 3−x3-x 를 써요.

  2. 2

    (a) 왼쪽 극한을 구해요. x2−2x+1x^2-2x+1 은 다항함수라 그냥 대입하면 돼요. 22−2⋅2+1=12^2-2\cdot2+1=1 이에요.

  3. 3

    (b) 오른쪽 극한을 구해요. 3−x3-x 에 x=2x=2 를 대입하면 3−2=13-2=1 이에요.

  4. 4

    그래프와 비교해요. 그래프에서 왼쪽 포물선과 오른쪽 직선이 모두 점 (2,1)(2,1) 에서 만나요. 두 극한이 같으니 lim⁡x→2h(x)=1\lim_{x\to2}h(x)=1 로 극한이 존재해요.

답

(a) 11 (b) 11

자주 하는 실수

조각 함수에서 두 식을 구분하지 않고 한 식에만 대입해요.

원본 교재 풀이(영어)

The graph of a piecewise function with two segments. The first segment is the parabola x^2 – 2x + 1, for x &lt; 2. It opens upward and has a vertex at (1,0). The second segment is the line 3-x for x&gt;= 2. It has a slope of -1 and an x intercept at (3,0).

a. 1; b. 1

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.3절 · 47번
# 좌극한과 우극한그래프·표 해석기본
9.OpenStax 1권 · 2.3절 · 47번우리말 풀이

[계산기 사용] 물리학에서 진공 속의 점전하가 거리 rr 떨어진 곳에 만드는 전기장의 크기는 쿨롱 법칙으로 정해져요. E(r)=q4πε0r2E(r)=\dfrac{q}{4\pi \varepsilon_{0}r^{2}} 이고, 여기서 EE 는 전기장의 크기, qq 는 입자의 전하, rr 은 입자와 전기장을 재는 곳 사이의 거리, 14πε0\dfrac{1}{4\pi \varepsilon_{0}} 은 쿨롱 상수로 8.988×109 N⋅m2/C28.988\times 10^{9}\,\text{N}\cdot \text{m}^{2}/\text{C}^{2} 예요.

a. 입자의 전하가 q=10−10q=10^{-10} 일 때 그래픽 계산기로 E(r)E(r) 의 그래프를 그리세요. b. lim⁡r→0+E(r)\lim_{r\to 0^{+}}E(r) 를 구하세요. 이 양은 물리적으로 무슨 뜻일까요? 물리적으로 의미가 있을까요? 왜 오른쪽에서 다가가는 극한을 구할까요?

영어 원문 보기

[T] In physics, the magnitude of an electric field generated by a point charge at a distance r in vacuum is governed by Coulomb’s law: E(r)=q4πε0r2,E(r)=\frac{q}{4\pi {\varepsilon }_{0}{r}^{2}}, where E represents the magnitude of the electric field, q is the charge of the particle, r is the distance between the particle and where the strength of the field is measured, and 14πε0\frac{1}{4\pi {\varepsilon }_{0}} is Coulomb’s constant: 8.988 × 109 N⋅m2/C2.8.988\,\times \,{10}^{9}\,\text{N}\cdot {\text{m}}^{2}/{\text{C}}^{2}.

a. Use a graphing calculator to graph E(r)E(r) given that the charge of the particle is q=10−10.q={10}^{-10}. b. Evaluate lim⁡r→0+E(r).\lim_{r\to {0}^{+}}E(r). What is the physical meaning of this quantity? Is it physically relevant? Why are you evaluating from the right?

풀이 보기

r→0+r\to0^{+} 일 때 분모 r2r^2 이 00 에 가까워져 전체 값이 한없이 커져요.

  1. 1

    식을 간단히 해요. q=10−10q=10^{-10} 을 넣고 쿨롱 상수를 곱하면 E(r)=8.988×109⋅10−10r2=0.8988r2E(r)=\dfrac{8.988\times10^{9}\cdot10^{-10}}{r^2}=\dfrac{0.8988}{r^2} 이에요.

  2. 2

    (a) 그래프의 모양이에요. 거리 r>0r>0 일 때 rr 이 커지면 EE 는 00 에 가까워지고, rr 이 00 에 가까워지면 EE 는 한없이 커지는 곡선이에요. 식 자체는 r<0r<0 에서도 그려지지만(좌우대칭인 두 가닥), 거리는 음수가 될 수 없어서 물리적으로는 r>0r>0 쪽만 써요.

  3. 3

    (b) 극한을 구해요. r→0+r\to0^{+} 이면 r2→0+r^2\to0^{+} 이고 분자 0.89880.8988 은 양수이므로

    lim⁡r→0+0.8988r2=∞\lim_{r\to0^{+}}\frac{0.8988}{r^2}=\infty

  4. 4

    의미를 해석해요. 입자에 가까이 갈수록 전기장의 크기가 끝없이 커진다는 뜻이에요. 하지만 실제 입자는 크기가 있고 거리 00 까지 갈 수 없어서, 무한대가 되는 것은 점전하라는 이상화 때문에 생긴 값이고 현실의 값은 아니에요.

  5. 5

    왜 오른쪽에서 다가가는지 정리해요. 거리 rr 은 00 보다 큰 값만 가질 수 있어서 r<0r<0 쪽에서 다가가는 것은 의미가 없기 때문이에요.

답

(a) E(r)=0.8988r2E(r)=\dfrac{0.8988}{r^2} 의 그래프(그림 참조) (b) ∞\infty. 입자에 가까워질수록 전기장이 한없이 커진다는 뜻이며, 이상화된 점전하에서만 나오는 값이라 현실적인 값은 아니에요. 거리는 음수가 될 수 없어 오른쪽에서만 다가가요.

자주 하는 실수

극한이 ∞\infty 라는 것을 전기장이 실제로 무한대가 된다는 뜻으로 받아들여요.

원본 교재 풀이(영어)

a.

A graph of a function with two curves. The first is in quadrant two and curves asymptotically to infinity along the y axis and to 0 along the x axis as x goes to negative infinity. The second is in quadrant one and curves asymptotically to infinity along the y axis and to 0 along the x axis as x goes to infinity.

b. ∞. The magnitude of the electric field as you approach the particle q becomes infinite. It does not make physical sense to evaluate negative distance.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.2절 · 28번
# 좌극한과 우극한활용보통
10.OpenStax 1권 · 2.4절 · 9번우리말 풀이

다음 문제에서는 주어진 점에서 함수가 연속인지 판단하세요. 불연속이라면 어떤 종류의 불연속인가요?

f(x)=2x2−5x+3x−1f(x)=\dfrac{2x^{2}-5x+3}{x-1}, x=1x=1 에서

영어 원문 보기

For the following exercises, decide if the function continuous at the given point. If it is discontinuous, what type of discontinuity is it?

f(x)=2x2−5x+3x−1f(x)=\frac{2{x}^{2}-5x+3}{x-1} at x=1x=1

풀이 보기

연속이 되려면 그 점에서 함숫값이 정의되고, 극한값이 있고, 둘이 같아야 해요.

  1. 1

    함숫값이 있는지 확인해요. x=1x=1 을 넣으면 분모가 00 이라서 f(1)f(1) 이 정의되지 않아요. 연속의 첫 조건부터 어긋나므로 연속이 아니에요.

  2. 2

    극한을 구해서 불연속의 종류를 판단해요. 분자를 인수분해하면 2x2−5x+3=(2x−3)(x−1)2x^2-5x+3=(2x-3)(x-1) 이에요.

    lim⁡x→1(2x−3)(x−1)x−1=lim⁡x→1(2x−3)=−1\lim_{x\to1}\frac{(2x-3)(x-1)}{x-1}=\lim_{x\to1}(2x-3)=-1

  3. 3

    결론을 내려요. 극한값 −1-1 은 존재하는데 함숫값이 없을 뿐이에요. f(1)=−1f(1)=-1 로 정의하면 이어 붙일 수 있는 불연속이니 제거 가능한 불연속이에요.

답

연속이 아니다. 제거 가능한 불연속이다.

자주 하는 실수

함숫값이 없으면 항상 점근선이 생기는 불연속이라고 생각해요. 극한값이 있으면 제거 가능한 불연속이에요.

원본 교재 풀이(영어)

No. It is a removable discontinuity.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.4절 · 39번
# 함수의 연속개념 확인기본
11.OpenStax 1권 · 2.4절 · 19번우리말 풀이

다음 문제에서는 주어진 구간에서 각 함수가 연속이 되도록 하는 kk 의 값을 구하세요.

f(x)={kx,0≤x≤3x+1,3<x≤10f(x)=\left\{\begin{array}{cc}\sqrt{kx}, & 0\le x\le 3 \\ x+1, & 3<x\le 10\end{array}\right.

영어 원문 보기

In the following exercises, find the value(s) of k that makes each function continuous over the given interval.

f(x)={kx,0≤x≤3x+1,3<x≤10f(x)=\{\begin{array}{cc}\sqrt{kx}, & 0\le x\le 3 \\ x+1, & 3<x\le 10\end{array}

답 쓰고 채점
풀이 보기

두 식이 이어지는 점 x=3x=3 에서 왼쪽 극한, 오른쪽 극한, 함숫값이 모두 같아야 해요.

  1. 1

    어디를 살필지 정해요. 각 조각은 자기 구간에서는 연속이에요(k>0k>0 일 때 kx\sqrt{kx}). 문제는 두 식이 만나는 x=3x=3 이에요.

  2. 2

    x=3x=3 에서의 값을 구해요. 왼쪽에서의 극한과 함숫값은 3k\sqrt{3k}, 오른쪽에서의 극한은 3+1=43+1=4 예요.

  3. 3

    두 값이 같다고 놓아요. 3k=4\sqrt{3k}=4 의 양변을 제곱하면 3k=163k=16 이고, k=163k=\dfrac{16}{3} 이에요.

  4. 4

    확인해요. k=163k=\dfrac{16}{3} 이면 3⋅163=16=4\sqrt{3\cdot\frac{16}{3}}=\sqrt{16}=4 로 오른쪽 값과 같아서 연속이에요.

답

k=163k=\dfrac{16}{3}

자주 하는 실수

x=3x=3 에서 두 식의 값을 맞추지 않고 kx=x+1\sqrt{kx}=x+1 을 xx 에 대한 방정식으로 풀려고 해요.

원본 교재 풀이(영어)

k=163k=\frac{16}{3}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.4절 · 9번
# 함수의 연속계산보통
12.OpenStax 1권 · 2.4절 · 29번우리말 풀이

다음 문제에서 y=f(x)y=f(x) 가 모든 xx 에서 정의되어 있다고 해요. 각 설명에 맞는 성질을 가진 그래프를 그리세요.

x=1x=1 에서 불연속이고 lim⁡x→−1f(x)=−1\lim_{x\to -1}f(x)=-1, lim⁡x→2f(x)=4\lim_{x\to 2}f(x)=4 인 함수

영어 원문 보기

In the following exercises, suppose y=f(x)y=f(x) is defined for all x. For each description, sketch a graph with the indicated property.

Discontinuous at x=1x=1 with lim⁡x→−1f(x)=−1\lim_{x\to -1}f(x)=-1 and lim⁡x→2f(x)=4\lim_{x\to 2}f(x)=4

풀이 보기

x=1x=1 에서만 일부러 끊어 놓고 나머지는 두 극한 조건을 만족하는 선으로 이으면 돼요.

  1. 1

    조건을 정리해요. 세 가지가 필요해요. ① x=1x=1 에서 끊어질 것, ② x=−1x=-1 근처에서 yy 가 −1-1 에 가까울 것, ③ x=2x=2 근처에서 yy 가 44 에 가까울 것.

  2. 2

    쉬운 식을 골라요. x<1x<1 에서는 f(x)=xf(x)=x 로 놓으면 x→−1x\to-1 일 때 −1-1 이에요. x≥1x\ge1 에서는 f(x)=x+2f(x)=x+2 로 놓으면 x→2x\to2 일 때 44 예요.

  3. 3

    x=1x=1 에서 끊어졌는지 확인해요. 왼쪽 극한은 11, 오른쪽 극한은 1+2=31+2=3 이에요. 극한이 서로 달라 x=1x=1 에서 불연속(점프)이에요. 그래프는 점 (1,1)(1,1) 까지 오는 선과 점 (1,3)(1,3) 에서 시작하는 선으로 그려요.

답

예시 답: f(x)={x,x<1x+2,x≥1f(x)=\begin{cases}x,&x<1\\x+2,&x\ge1\end{cases} (정답은 여러 가지예요)

자주 하는 실수

그래프를 한 번에 이어서 그려 x=1x=1 에서 끊기지 않게 해요.

원본 교재 풀이(영어)

Answers may vary; see the following example:

The graph of a piecewise function with two parts. The first part is an increasing curve that exists for x &lt; 1. It ends at (1,1). The second part is an increasing line that exists for x &gt; 1. It begins at (1,3).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 2.4절 · 19번
# 함수의 연속그래프·표 해석보통
13.OpenStax 1권 · 2.4절 · 39번우리말 풀이

힘을 RR 에서 00 으로 만드는 대신, r≥Rr\ge R 에서 힘이 10−2010^{-20} 이 되도록 해 봐요. 양성자 두 개를 생각하고, 전하의 크기는 1.6022×10−19 C1.6022\times 10^{-19}\,\text{C}, 쿨롱 상수는 ke=8.988×109 Nm2/C2k_e=8.988\times 10^{9}\,\text{Nm}^2/\text{C}^2 라고 하세요. 이 계가 연속이 되게 하는 RR 의 값이 있을까요? 있다면 구하세요.

영어 원문 보기

Instead of making the force 0 at R, instead we let the force be 10−20 for r≥R.r\ge R. Assume two protons, which have a magnitude of charge 1.6022 × 10−19 C,1.6022\,\times \,{10}^{-19}\,\text{C}, and the Coulomb constant ke=8.988 × 109Nm2/C2.{k}_{e}=8.988\,\times \,{10}^{9}{\text{Nm}}^{2}/{\text{C}}^{2}. Is there a value R that can make this system continuous? If so, find it.

답 쓰고 채점
m
풀이 보기

경계 r=Rr=R 에서 쿨롱 힘 keq2R2\dfrac{k_eq^2}{R^2} 이 주어진 값 10−2010^{-20} 과 같아야 연속이에요.

  1. 1

    조건을 세워요. 두 전하 사이의 쿨롱 힘은 F=keq2r2F=\dfrac{k_eq^2}{r^2} 이에요. r=Rr=R 에서 이 힘이 10−2010^{-20} 과 같아야 두 식이 이어져요. (이 문제의 앞 부분에 나온 쿨롱 힘의 식을 썼어요.)

    keq2R2=10−20\frac{k_eq^2}{R^2}=10^{-20}

  2. 2

    R2R^2 에 대해 풀어요. R2=keq210−20R^2=\dfrac{k_eq^2}{10^{-20}} 이에요.

  3. 3

    값을 넣어 계산해요. q2=(1.6022×10−19)2≈2.5670×10−38q^2=(1.6022\times10^{-19})^2\approx2.5670\times10^{-38} 이고 keq2≈8.988×109×2.5670×10−38≈2.3073×10−28k_eq^2\approx8.988\times10^{9}\times2.5670\times10^{-38}\approx2.3073\times10^{-28} 이므로

    R2≈2.3073×10−2810−20=2.3073×10−8R^2\approx\frac{2.3073\times10^{-28}}{10^{-20}}=2.3073\times10^{-8}

  4. 4

    제곱근을 취해요. R>0R>0 이므로 R=2.3073×10−8≈1.519×10−4 mR=\sqrt{2.3073\times10^{-8}}\approx1.519\times10^{-4}\,\text{m} 예요.

답

있어요. R≈0.0001519 mR\approx0.0001519\,\text{m}

자주 하는 실수

단위와 지수를 잘못 계산해요. 특히 q2q^2 에서 10−1910^{-19} 도 함께 제곱해야 해요.

원본 교재 풀이(영어)

R=0.0001519 mR=0.0001519\,\text{m}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 3번
# 함수의 연속활용보통
14.OpenStax 1권 · 4.6절 · 11번우리말 풀이

다음 문제에서 극한을 구하세요.

lim⁡x→∞13x+6\lim_{x\to \infty }\dfrac{1}{3x+6}

영어 원문 보기

For the following exercises, evaluate the limit.

lim⁡x→∞13x+6\lim_{x\to \infty }\frac{1}{3x+6}

답 쓰고 채점
풀이 보기

분자는 일정한데 분모가 한없이 커지면 분수는 00 에 가까워져요.

  1. 1

    분모가 어떻게 되는지 봐요. x→∞x\to\infty 이면 3x+63x+6 도 한없이 커져요.

  2. 2

    분수의 값을 판단해요. 11 을 한없이 큰 수로 나누면 00 에 가까워지므로

    lim⁡x→∞13x+6=0\lim_{x\to\infty}\frac{1}{3x+6}=0

답

00

자주 하는 실수

1∞\dfrac{1}{\infty} 를 정의되지 않는 꼴로 착각해요. 분자가 상수이고 분모가 한없이 커지면 00 이에요.

원본 교재 풀이(영어)

00

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.6절 · 25번
15.OpenStax 1권 · 4.6절 · 25번우리말 풀이

다음 문제에서 수평점근선과 수직점근선을 구하세요.

f(x)=sin⁡(x)sin⁡(2x)f(x)=\sin (x)\sin (2x)

영어 원문 보기

For the following exercises, find the horizontal and vertical asymptotes.

f(x)=sin⁡(x)sin⁡(2x)f(x)=\sin (x)\sin (2x)

풀이 보기

수평점근선은 x→±∞x\to\pm\infty 에서 함수가 한 값에 다가갈 때만, 수직점근선은 어떤 점에서 함숫값이 무한대로 갈 때만 생겨요.

  1. 1

    수직점근선을 찾아요. sin⁡x\sin x 와 sin⁡2x\sin 2x 는 모든 실수에서 연속이고 값이 −1-1 과 11 사이에 있어서 곱도 어디서나 유한한 값이에요. 값이 무한대로 가는 점이 없으니 수직점근선은 없어요.

  2. 2

    수평점근선을 찾으려면 x→∞x\to\infty 에서 한 값에 다가가는지 확인해요. 사인 함수는 계속 진동하기만 하고 어느 값으로 모이지 않아요. 예를 들어 x=π4+2nπx=\dfrac{\pi}{4}+2n\pi 이면 sin⁡x=22\sin x=\dfrac{\sqrt2}{2}, sin⁡2x=1\sin 2x=1 이라 f(x)=22f(x)=\dfrac{\sqrt2}{2} 이고, x=nπx=n\pi 이면 sin⁡x=0\sin x=0 이라 f(x)=0f(x)=0 이에요.

  3. 3

    결론을 내려요. xx 가 커져도 f(x)f(x) 가 22\dfrac{\sqrt2}{2} 와 00 을 번갈아 되풀이해서 어떤 하나의 값으로 다가가지 않아요. x→−∞x\to-\infty 일 때도 마찬가지예요. 따라서 수평점근선도 없어요.

답

수평점근선: 없음, 수직점근선: 없음

자주 하는 실수

함숫값이 −1-1 과 11 사이에 갇혀 있으니 y=0y=0 이 수평점근선이라고 생각해요. 점근선이 되려면 그 값에 한없이 가까워져야 해요.

원본 교재 풀이(영어)

Horizontal: none, vertical: none

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.6절 · 39번
# 무한대에서의 극한과 점근선개념 확인보통
16.OpenStax 1권 · 4.6절 · 39번우리말 풀이

다음 문제에서는 그래픽 계산기에서 창을 x=[−5,5]x=[-5,5] 로 놓고 함수의 그래프를 그려 수평점근선이나 극한을 어림해 보세요. 그런 다음 실제 수평점근선이나 극한을 계산하세요.

[계산기 사용] f(x)=1x+10f(x)=\dfrac{1}{x+10}

영어 원문 보기

For the following exercises, graph the function on a graphing calculator on the window x=[−5,5]x=[-5,5] and estimate the horizontal asymptote or limit. Then, calculate the actual horizontal asymptote or limit.

[T] f(x)=1x+10f(x)=\frac{1}{x+10}

답 쓰고 채점
풀이 보기

x→∞x\to\infty 일 때 분모가 한없이 커지므로 f(x)→0f(x)\to0 이고, 수평점근선은 y=0y=0 이에요.

  1. 1

    창 안에서 어림해요. −5≤x≤5-5\le x\le5 에서 f(x)f(x) 는 15\dfrac{1}{5} 에서 115\dfrac{1}{15} 사이의 양수 값이에요. 00 에 가까워지는 듯하지만 이 작은 창만으로는 점근선을 확신하기 어려워요.

  2. 2

    실제 극한을 계산해요. x→∞x\to\infty 이면 x+10→∞x+10\to\infty 이므로 1x+10→0\dfrac{1}{x+10}\to0 이에요. x→−∞x\to-\infty 일 때도 분모의 절댓값이 한없이 커져서 00 에 가까워져요.

  3. 3

    점근선을 말해요. 극한이 00 이므로 수평점근선은 y=0y=0 이에요. (참고로 x=−10x=-10 에서는 분모가 00 이라 수직점근선이 생기지만, 이 창 밖에 있어요.)

답

lim⁡x→±∞f(x)=0\lim_{x\to\pm\infty}f(x)=0 이므로 수평점근선은 y=0y=0

자주 하는 실수

주어진 창 안의 그래프만 보고 점근선이 없다고 하거나 x=−10x=-10 의 수직점근선을 놓쳐요.

원본 교재 풀이(영어)

y=0y=0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 26번