을 만족하는 실수 가 적어도 하나 존재함을 보이세요.
영어 원문 보기
Show that there exists at least one real number satisfying
정답·풀이 보기
이 등식은 그냥 풀 수 있는 종류가 아니므로 요령이 필요하며, 그 요령이 바로 사잇값 정리이다. 기본 아이디어는 가 어떤 곳에서는 보다 크고, 또 어떤 곳에서는 작음을 보이는 것이다. 그런데 사잇값 정리는 함수가 어떤 상수와 같아짐을 보여 줄 수 있을 뿐이므로, 표현을 약간 바꿔야 한다. 임을 보이는 것은 임을 보이는 것과 같으므로, 이라 하고 이 함수가 실근을 가짐을 보이자.
먼저 가 연속임에 주목해야 한다(그렇지 않으면 사잇값 정리를 쓸 수 없다). 이제 의 값이 양수가 되는 와 음수가 되는 를 찾아야 한다. 몇 개의 값을 확인해 보면 은 양수이고 은 음수임을 알 수 있다. 따라서 사잇값 정리에 의해 이 되는 의 값이 ( 과 사이에) 존재한다. 그러므로 을 만족하는 의 값이 존재한다.
원본 교재 풀이(영어)
This isn't the kind of equality that we can just solve; we'll need a trick, and that trick is the IVT. The general idea is to show that is somewhere bigger, and somewhere smaller, than . However, since the IVT can only show us that a function is equal to a constant, we need to slightly adjust our language. Showing is equivalent to showing , so let , and let's show that it has a real root.
First, we need to note that is continuous (otherwise we can't use the IVT). Now, we need to find a value of for which it is positive, and for which it's negative. By checking a few values, we find is positive, and is negative. So, by the IVT, there exists a value of (between and ) for which . Therefore, there exists a value of for which .