문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 함수의 극한과 연속

함수의 극한과 연속 전체 문제

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498문제 · 24 / 25쪽

461.CLP-1 · 1.5절 · 21번우리말 번역

lim⁡x→−∞3x+5x2+5−x\displaystyle \lim_{x\to -\infty} \frac{3x+5}{\sqrt{x^2+5}-x} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→−∞3x+5x2+5−x\displaystyle \lim_{x\to -\infty} \frac{3x+5}{\sqrt{x^2+5}-x}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

분모에서 xx 의 최고차항인 xx 로 분자와 분모를 모두 나눈다. x<0x<0 이므로 x2=∣x∣=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x 이고, 따라서 x2+5x=−x2+5x2=−1+5x2.\frac{\sqrt{x^2+5}}{x}=-\sqrt{\frac{x^2+5}{x^2}}=-\sqrt{1+\frac{5}{x^2}}. x→−∞x\to -\infty 일 때 1/x→01/x\to 0 이고 1/x2→01/x^2\to 0 이므로 lim⁡x→−∞3x+5x2+5−x=lim⁡x→−∞3+5x−1+5x2−1=3−1−1=−32.\lim_{x\to -\infty} \frac{3x+5}{\sqrt{x^2+5}-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{3+\frac{5}{x}}{-\sqrt{1+\frac{5}{x^2}}-1}=\frac{3}{-1-1}=-\frac{3}{2}.

원본 교재 풀이(영어)

We divide both the numerator and the denominator by the highest power of xx in the denominator, which is xx. Since x<0x<0, we have x2=∣x∣=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x, so that x2+5x=−x2+5x2=−1+5x2.\frac{\sqrt{x^2+5}}{x}=-\sqrt{\frac{x^2+5}{x^2}}=-\sqrt{1+\frac{5}{x^2}}. Since 1/x→01/x\to 0 and also 1/x2→01/x^2\to 0 as x→−∞x\to -\infty, we conclude that lim⁡x→−∞3x+5x2+5−x=lim⁡x→−∞3+5x−1+5x2−1=3−1−1=−32.\lim_{x\to -\infty} \frac{3x+5}{\sqrt{x^2+5}-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{3+\frac{5}{x}}{-\sqrt{1+\frac{5}{x^2}}-1}=\frac{3}{-1-1}=-\frac{3}{2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 28번
# 무한대에서의 극한과 점근선계산보통자동 분류
462.CLP-1 · 1.5절 · 22번우리말 번역

lim⁡x→−∞5x+74x2+15−x\displaystyle\lim_{x\rightarrow -\infty} \frac{5x+7}{\sqrt{4x^2+15}-x} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→−∞5x+74x2+15−x\displaystyle\lim_{x\rightarrow -\infty} \frac{5x+7}{\sqrt{4x^2+15}-x}

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정답·풀이 보기

분모에서 xx 의 최고차항인 xx 로 분자와 분모를 모두 나눈다. x<0x<0 이므로 x2=∣x∣=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x 이고, 따라서 4x2+15x=4x2+15−x2=−4x2+15x2=−4+15x2.\frac{\sqrt{4x^2+15}}{x}= \frac{\sqrt{4x^2+15}}{-\sqrt{x^2}} =-\sqrt{\frac{4x^2+15}{x^2}}=-\sqrt{4+\frac{15}{x^2}}. x→−∞x\to -\infty 일 때 1/x→01/x\to 0 이고 1/x2→01/x^2\to 0 이므로 lim⁡x→−∞5x+74x2+15−x=lim⁡x→−∞5+7x−4+15x2−1=5−2−1=−53.\lim_{x\to -\infty} \frac{5x+7}{\sqrt{4x^2+15}-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{5+\frac{7}{x}}{-\sqrt{4+\frac{15}{x^2}}-1}=\frac{5}{-2-1}=-\frac{5}{3}.

원본 교재 풀이(영어)

We divide both the numerator and the denominator by the highest power of xx in the denominator, which is xx. Since x<0x<0, we have x2=∣x∣=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x, so that 4x2+15x=4x2+15−x2=−4x2+15x2=−4+15x2.\frac{\sqrt{4x^2+15}}{x}= \frac{\sqrt{4x^2+15}}{-\sqrt{x^2}} =-\sqrt{\frac{4x^2+15}{x^2}}=-\sqrt{4+\frac{15}{x^2}}. Since 1/x→01/x\to 0 and also 1/x2→01/x^2\to 0 as x→−∞x\to -\infty, we conclude that lim⁡x→−∞5x+74x2+15−x=lim⁡x→−∞5+7x−4+15x2−1=5−2−1=−53.\lim_{x\to -\infty} \frac{5x+7}{\sqrt{4x^2+15}-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{5+\frac{7}{x}}{-\sqrt{4+\frac{15}{x^2}}-1}=\frac{5}{-2-1}=-\frac{5}{3}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 23번
# 무한대에서의 극한과 점근선계산보통자동 분류
463.CLP-1 · 1.5절 · 23번우리말 번역

lim⁡x→−∞3x7+x5−154x2+32x\displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{3x^7+x^5-15}{4x^2+32x} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→−∞3x7+x5−154x2+32x\displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{3x^7+x^5-15}{4x^2+32x}.

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정답·풀이 보기

lim⁡x→−∞3x7+x5−154x2+32x=lim⁡x→−∞x2(3x5+x3−15x2)x2(4+32x)=lim⁡x→−∞3x5+x3−15x24+32x=lim⁡x→+∞3(−x)5+(−x)3−15(−x)24+32−x=lim⁡x→+∞−3x5−x3−15x24−32x=−∞\begin{aligned} \displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{3x^7+x^5-15}{4x^2+32x}&= \displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{x^2(3x^5+x^3-\frac{15}{x^2})}{x^2(4+\frac{32}{x})}\\ &=\displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{3x^5+x^3-\frac{15}{x^2}}{4+\frac{32}{x}} \\ &=\displaystyle\lim_{x \rightarrow +\infty}\dfrac{3(-x)^5+(-x)^3-\frac{15}{(-x)^2}}{4+\frac{32}{-x}}\\ &=\displaystyle\lim_{x \rightarrow +\infty}\dfrac{-3x^5-x^3-\frac{15}{x^2}}{4-\frac{32}{x}} \\&=-\infty \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

lim⁡x→−∞3x7+x5−154x2+32x=lim⁡x→−∞x2(3x5+x3−15x2)x2(4+32x)=lim⁡x→−∞3x5+x3−15x24+32x=lim⁡x→+∞3(−x)5+(−x)3−15(−x)24+32−x=lim⁡x→+∞−3x5−x3−15x24−32x=−∞\begin{aligned} \displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{3x^7+x^5-15}{4x^2+32x}&= \displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{x^2(3x^5+x^3-\frac{15}{x^2})}{x^2(4+\frac{32}{x})}\\ &=\displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty}\dfrac{3x^5+x^3-\frac{15}{x^2}}{4+\frac{32}{x}} \\ &=\displaystyle\lim_{x \rightarrow +\infty}\dfrac{3(-x)^5+(-x)^3-\frac{15}{(-x)^2}}{4+\frac{32}{-x}}\\ &=\displaystyle\lim_{x \rightarrow +\infty}\dfrac{-3x^5-x^3-\frac{15}{x^2}}{4-\frac{32}{x}} \\&=-\infty \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 20번
# 무한대에서의 극한과 점근선계산보통자동 분류
464.CLP-1 · 1.5절 · 24번우리말 번역

lim⁡n→∞(n2+5n−n)\displaystyle \lim_{n \to \infty}\left(\sqrt{n^2+5n}-n\right) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡n→∞(n2+5n−n)\displaystyle \lim_{n \to \infty}\left(\sqrt{n^2+5n}-n\right).

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정답·풀이 보기

식에 그 켤레식 (n2+5n+n)\big(\sqrt{n^2+5n}+n\big) 을 분자와 분모에 곱한다.

lim⁡n→∞(n2+5n−n)=lim⁡n→∞(n2+5n−n)(n2+5n+nn2+5n+n)=lim⁡n→∞(n2+5n)−n2n2+5n+n=lim⁡n→∞5nn2+5n+n=lim⁡n→∞5⋅nn21+5n+nn>0이므로 n2=n 으로 간단히 할 수 있다.=lim⁡n→∞5⋅nn1+5n+n=lim⁡n→∞51+5n+1=51+0+1=52\begin{aligned} \lim_{n\rightarrow\infty}\big(\sqrt{n^2+5n}-n\big) &=\lim_{n \to \infty}\big(\sqrt{n^2+5n}-n\big) \left(\frac{\sqrt{n^2+5n}+n}{\sqrt{n^2+5n}+n}\right)\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{(n^2+5n)-n^2}{\sqrt{n^2+5n}+n}\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5n}{\sqrt{n^2+5n}+n}\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5\cdot n}{\sqrt{n^2}\sqrt{1+\frac{5}{n}}+n} \\ \text{$n>0$이므로 $\sqrt{n^2}=n$ 으로 간단히 할 수 있다.} \\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5\cdot n}{n\sqrt{1+\frac{5}{n}}+n}\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5}{\sqrt{1+\frac{5}{n}}+1}\\ &=\frac{5}{\sqrt{1+0}+1}=\frac{5}{2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We multiply and divide the expression by its conjugate, (n2+5n+n)\big(\sqrt{n^2+5n}+n\big).

lim⁡n→∞(n2+5n−n)=lim⁡n→∞(n2+5n−n)(n2+5n+nn2+5n+n)=lim⁡n→∞(n2+5n)−n2n2+5n+n=lim⁡n→∞5nn2+5n+n=lim⁡n→∞5⋅nn21+5n+nSince n>0, we can simplify n2=n.=lim⁡n→∞5⋅nn1+5n+n=lim⁡n→∞51+5n+1=51+0+1=52\begin{aligned} \lim_{n\rightarrow\infty}\big(\sqrt{n^2+5n}-n\big) &=\lim_{n \to \infty}\big(\sqrt{n^2+5n}-n\big) \left(\frac{\sqrt{n^2+5n}+n}{\sqrt{n^2+5n}+n}\right)\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{(n^2+5n)-n^2}{\sqrt{n^2+5n}+n}\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5n}{\sqrt{n^2+5n}+n}\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5\cdot n}{\sqrt{n^2}\sqrt{1+\frac{5}{n}}+n} \\ \text{Since $n>0$, we can simplify $\sqrt{n^2}=n$.} \\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5\cdot n}{n\sqrt{1+\frac{5}{n}}+n}\\ &=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{5}{\sqrt{1+\frac{5}{n}}+1}\\ &=\frac{5}{\sqrt{1+0}+1}=\frac{5}{2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 22번
# 무한대에서의 극한과 점근선계산보통자동 분류
465.CLP-1 · 1.5절 · 26번우리말 번역

lim⁡x→32x+81x−3+1x2−9\displaystyle \lim_{x \to 3}\dfrac{2x+8}{\frac{1}{x-3}+\frac{1}{x^2-9}} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate lim⁡x→32x+81x−3+1x2−9\displaystyle \lim_{x \to 3}\dfrac{2x+8}{\frac{1}{x-3}+\frac{1}{x^2-9}}.

정답·풀이 보기

x=3x=3 은 이 함수의 정의역에 속하지 않으므로, 문제가 되는 항을 약분할 수 있기를 기대하며 식을 간단히 한다.

lim⁡x→32x+81x−3+1x2−9=lim⁡x→32x+8x+3x2−9+1x2−9=lim⁡x→32x+8x+4x2−9=lim⁡x→3(2x+8)(x2−9)x+4=0\begin{aligned} \lim_{x \to 3}\frac{2x+8}{\frac{1}{x-3}+\frac{1}{x^2-9}}&=\lim_{x \to 3}\frac{2x+8}{\frac{x+3}{x^2-9}+\frac{1}{x^2-9}}\\ &=\lim_{x \to 3}\frac{2x+8}{\frac{x+4}{x^2-9}}\\ &=\lim_{x \to 3}\frac{(2x+8)(x^2-9)}{x+4}=0 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Since x=3x=3 is not in the domain of the function, we simplify, hoping we can cancel a problematic term.

lim⁡x→32x+81x−3+1x2−9=lim⁡x→32x+8x+3x2−9+1x2−9=lim⁡x→32x+8x+4x2−9=lim⁡x→3(2x+8)(x2−9)x+4=0\begin{aligned} \lim_{x \to 3}\frac{2x+8}{\frac{1}{x-3}+\frac{1}{x^2-9}}&=\lim_{x \to 3}\frac{2x+8}{\frac{x+3}{x^2-9}+\frac{1}{x^2-9}}\\ &=\lim_{x \to 3}\frac{2x+8}{\frac{x+4}{x^2-9}}\\ &=\lim_{x \to 3}\frac{(2x+8)(x^2-9)}{x+4}=0 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 27번
# 무한대에서의 극한과 점근선계산보통자동 분류
466.CLP-1 · 1.5절 · 27번우리말 번역

lim⁡x→∞f(x)≠lim⁡x→−∞f(x)\displaystyle\lim_{x \rightarrow\infty} f(x) \neq \displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty} f(x) 이고, 두 극한이 모두 (유한한) 실수인 유리함수 f(x)f(x) 를 하나 제시하세요.

영어 원문 보기

Give a rational function f(x)f(x) with the properties that lim⁡x→∞f(x)≠lim⁡x→−∞f(x)\displaystyle\lim_{x \rightarrow\infty} f(x) \neq \displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty} f(x), and both limits are (finite) real numbers.

정답·풀이 보기

먼저, 무한대에서의 극한이 실수인 유리함수가 필요하다. 이는 분모의 차수가 분자의 차수보다 크거나 같다는 뜻이다. 경우는 두 가지이다. 분모의 차수가 분자의 차수보다 큰 경우와, 분모의 차수가 분자의 차수와 같은 경우이다.

분모의 차수가 분자의 차수보다 크면 lim⁡x→∞f(x)=lim⁡x→−∞f(x)=0\displaystyle\lim_{x \rightarrow \infty} f(x)=\displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty} f(x)=0 이므로 두 극한이 같다. 이는 우리가 찾는 함수가 아니다.

분모의 차수가 분자의 차수와 같으면 xx 가 ±∞\pm \infty 로 갈 때의 극한은 최고차항의 비이다. 이번에도 두 극한이 같다. 따라서 위와 같은 유리함수는 존재하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

First, we need a rational function whose limit at infinity is a real number. This means that the degree of the bottom is greater than or equal to the degree of the top. There are two cases: the denominator has higher degree than the numerator, or the denominator has the same degree as the numerator.

If the denominator has higher degree than the numerator, then lim⁡x→∞f(x)=lim⁡x→−∞f(x)=0\displaystyle\lim_{x \rightarrow \infty} f(x)=\displaystyle\lim_{x \rightarrow -\infty} f(x)=0, so the limits are equal–not what we're looking for.

If the denominator has the same degree as the numerator, then the limit as xx goes to ±∞\pm \infty is the ratio of the leading terms: again, the limits are equal. So no rational function exists as described.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.5절 · 24번
# 무한대에서의 극한과 점근선계산도전자동 분류
467.CLP-1 · 1.5절 · 28번우리말 번역

주사한 지 tt 시간 후 몸속에 있는 어떤 물질의 농도가 어떤 식 c(t)c(t) 로 주어지고, lim⁡t→∞c(t)≠0\displaystyle\lim_{t \rightarrow \infty} c(t) \neq 0 이라고 하자. 어떤 종류의 물질을 주사했을 수 있을까요?

영어 원문 보기

Suppose the concentration of a substance in your body tt hours after injection is given by some formula c(t)c(t), and lim⁡t→∞c(t)≠0\displaystyle\lim_{t \rightarrow \infty} c(t) \neq 0. What kind of substance might have been injected?

정답·풀이 보기

그 물질이 장기적으로 남아 있는 양은 어떤 양수이다. 즉 그 물질은 계속 남아 있다. 이런 물질의 한 예가 문신의 잉크이다. (주사한 것이 약이었다면 아마 대사되어 lim⁡t→∞c(t)=0\displaystyle\lim_{t \rightarrow \infty} c(t)=0 일 것이다.)

참고: 사실 tt 를 무한대로 보내는 것은 그다지 의미가 없다. 수백만 시간이 지나면 몸조차 남아 있지 않을 텐데, 그렇다면 c(t)c(t) 는 무엇을 재고 있는 것일까? 현실에서 식을 사용할 때는 흔히 그 식이 정해진 어떤 범위에서만 유효하다고 이해한다. tt 가 무한대로 갈 때의 극한은 그 함수의 장기적인 변화 양상을 대신 나타내는 것으로 자주 쓰인다.

원본 교재 풀이(영어)

The amount of the substance that will linger long-term is some positive number–the substance will stick around. One example of a substance that does this is the ink in a tattoo. (If the injection was of medicine, probably it will be metabolized, and lim⁡t→∞c(t)=0\displaystyle\lim_{t \rightarrow \infty} c(t)=0.)

Remark: it actually doesn't make much sense to let tt go to infinity: after a few million hours, you won't even have a body, so what is c(t)c(t) measuring? Often when we use formulas in the real world, there is an understanding that they are only good for some fixed range. We often use the limit as tt goes to infinity as a stand-in for the function's long-term behaviour.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.6절 · 19번
# 무한대에서의 극한과 점근선활용도전자동 분류
468.CLP-1 · 1.6절 · 1번우리말 번역

무한 불연속점을 무수히 많이 갖는 함수의 예를 하나 드세요. (식을 쓰거나 그래프를 그려도 됩니다.)

영어 원문 보기

Give an example of a function (you can write a formula, or sketch a graph) that has infinitely many infinite discontinuities.

정답·풀이 보기

여러 가지 답이 가능하다. 탄젠트 함수가 이와 같은 성질을 가진다.

원본 교재 풀이(영어)

Many answers are possible; the tangent function behaves like this.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 7번
# 함수의 연속그래프·표 해석기본자동 분류
469.CLP-1 · 1.6절 · 2번우리말 번역

내가 태어났을 때 나는 키가 1미터보다 작았다. 지금은 키가 1미터보다 크다. 내 키에 대해 사잇값 정리가 말해 주는 결론은 무엇일까요?

영어 원문 보기

When I was born, I was less than one meter tall. Now, I am more than one meter tall. What is the conclusion of the Intermediate Value Theorem about my height?

정답·풀이 보기

ff 를 내 키, 내가 태어난 시각을 aa, 지금을 bb 라 하면 f(a)≤1≤f(b)f(a) \leq 1 \leq f(b) 임을 안다. 내 키는 연속인 함수라고 가정하는 것이 합리적이다. 그러면 사잇값 정리에 의해 aa 와 bb 사이에 f(c)=1f(c)=1 인 값 cc 가 존재한다. 즉 내가 태어난 때부터 오늘까지 사이에 내 키가 정확히 1미터였던 어떤 시점(이를 cc 라 했다)이 있다.

사잇값 정리는 내 키가 1미터였던 날이 정확히 언제인지는 말해 주지 않는다는 점에 주의하자. 그런 날이 내가 태어난 때부터 오늘까지 사이에 있었음을 보장할 뿐이다.

원본 교재 풀이(영어)

If we let ff be my height, the time of my birth is aa, and now is bb, then we know that f(a)≤1≤f(b)f(a) \leq 1 \leq f(b). It is reasonable to assume that my height is a continuous function. So by the IVT, there is some value cc between aa and bb where f(c)=1f(c)=1. That is, there is some time (we called it cc) between my birth and today when I was exactly one meter tall.

Notice the IVT does not say precisely what day I was one meter tall; it only guarantees that such a day occurred between my birth and today.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 1번
# 함수의 연속활용기본자동 분류
470.CLP-1 · 1.6절 · 3번우리말 번역

구간 [0,2][0,2] 에서 정의된 함수 f(x)f(x) 중에서 f(0)=0f(0)=0, f(2)=2f(2)=2 이고 f(x)f(x) 가 1이 되는 경우가 없는 예를 (그래프나 식으로) 하나 드세요. 이것이 사잇값 정리(IVT)와 모순되지 않는 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

Give an example (by sketch or formula) of a function f(x)f(x), defined on the interval [0,2][0,2], with f(0)=0f(0)=0, f(2)=2f(2)=2, and f(x)f(x) never equal to 1. Why does this not contradict the Intermediate Value Theorem?

정답·풀이 보기

한 가지 예는 f(x)={00≤x≤1 일 때21<x≤2 일 때f(x) = \left\{ \begin{array}{ll} 0&0 \leq x \leq 1 \text{ 일 때}\\ 2&1<x \leq 2 \text{ 일 때} \end{array}\right. 이다. 사잇값 정리(IVT)는 ff 가 [0,2][0,2] 에서 연속일 때에만 [0,2][0,2] 의 어떤 cc 에 대해 f(c)=1f(c)=1 임을 보장한다. ff 가 연속이 아니면 사잇값 정리(IVT)는 아무것도 말해 주지 않는다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

One example is f(x)={0when 0≤x≤12when 1<x≤2f(x) = \left\{ \begin{array}{ll} 0&\text{when }0 \leq x \leq 1\\ 2&\text{when }1<x \leq 2 \end{array}\right.. The IVT only guarantees f(c)=1f(c)=1 for some cc in [0,2][0,2] when ff is continuous over [0,2][0,2]. If ff is not continuous, the IVT says nothing.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 2번
# 함수의 연속그래프·표 해석기본자동 분류
471.CLP-1 · 1.6절 · 4번우리말 번역

다음은 옳은 진술인지 판단하세요.

ff 가 구간 [10,20][10,20] 에서 연속인 함수이고 f(10)=13f(10)=13, f(20)=−13f(20)=-13 이라 하자. 그러면 ff 는 x=10x=10 과 x=20x=20 사이에서 영점을 갖는다.

영어 원문 보기

Is the following a valid statement?

Suppose ff is a continuous function over [10,20][10,20], f(10)=13f(10)=13, and f(20)=−13f(20)=-13. Then ff has a zero between x=10x=10 and x=20x=20.

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예. 이는 사잇값 정리를 그대로 적용한 것이다.

원본 교재 풀이(영어)

Yes. This is a straightforward application of IVT.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 28번
# 함수의 연속계산기본자동 분류
472.CLP-1 · 1.6절 · 5번우리말 번역

다음은 옳은 진술인지 판단하세요.

ff 가 구간 [10,20][10,20] 에서 연속인 함수이고 f(10)=13f(10)=13, f(20)=−13f(20)=-13 이라 하자. 그러면 f(15)=0f(15)=0 이다.

영어 원문 보기

Is the following a valid statement?

Suppose ff is a continuous function over [10,20][10,20], f(10)=13f(10)=13, and f(20)=−13f(20)=-13. Then f(15)=0f(15)=0.

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정답·풀이 보기

아니요. 사잇값 정리는 1010 과 2020 사이의 어떤 xx 에 대해 f(x)=0f(x)=0 임을 말해 줄 뿐, 그 xx 가 정확히 가운데에 있어야 하는 것은 아니다.

원본 교재 풀이(영어)

No. IVT says that f(x)=0f(x)=0 for some xx between 1010 and 2020, but it doesn't have to be exactly half way between.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 4번
# 함수의 연속계산기본자동 분류
473.CLP-1 · 1.6절 · 6번우리말 번역

다음은 옳은 진술인지 판단하세요.

ff 가 구간 [10,20][10,20] 에서 정의된 함수이고 f(10)=13f(10)=13, f(20)=−13f(20)=-13 이며, ff 가 −13-13 과 1313 사이의 모든 값을 취한다고 하자. 그러면 ff 는 연속이다.

영어 원문 보기

Is the following a valid statement?

Suppose ff is a function over [10,20][10,20], f(10)=13f(10)=13, and f(20)=−13f(20)=-13, and ff takes on every value between −13-13 and 1313. Then ff is continuous.

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아니요. 사잇값 정리는 처음부터 연속이라는 보장이 없는 함수에 대해서는 아무것도 말해 주지 않는다. 위와 같은 조건을 만족하면서 연속이 아닌 함수는 아주 쉽게 만들 수 있다. 예를 들어 아래 그림의 함수는 식의 형태보다 그래프를 보는 편이 이해하기 쉽다: f(x)={−265x+65,10≤x<15−265x+91,15≤x≤20f(x)=\left\{\begin{array}{ll} -\frac{26}{5}x+65,&10 \leq x < 15\\ -\frac{26}{5}x+91,&15 \leq x \leq 20 \end{array}\right..

그림

원본 교재 풀이(영어)

No. IVT says nothing about functions that are not guaranteed to be continuous at the outset. It's quite easy to construct a function that is as described, but not continuous. For example, the function pictured below, whose equation format is somewhat less enlightening than its graph: f(x)={−265x+65,10≤x<15−265x+91,15≤x≤20f(x)=\left\{\begin{array}{ll} -\frac{26}{5}x+65,&10 \leq x < 15\\ -\frac{26}{5}x+91,&15 \leq x \leq 20 \end{array}\right..

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 5번
# 함수의 연속계산기본자동 분류
474.CLP-1 · 1.6절 · 7번우리말 번역

함수 f(t)f(t) 가 t=5t=5 에서 연속이라 하자. t=5t=5 는 f(t)f(t) 의 정의역에 속한다. 참인가 거짓인가?

영어 원문 보기

Suppose f(t)f(t) is continuous at t=5t=5. True or false: t=5t=5 is in the domain of f(t)f(t).

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정답·풀이 보기

참이다. f(t)f(t) 가 t=5t=5 에서 연속이므로 lim⁡t→5f(t)=f(5)\displaystyle \lim_{t \to 5} f(t)=f(5) 이다. 이것이 성립하려면 f(5)f(5) 가 존재해야 한다. 즉 5는 f(x)f(x) 의 정의역에 속한다.

원본 교재 풀이(영어)

True. Since f(t)f(t) is continuous at t=5t=5, that means lim⁡t→5f(t)=f(5)\displaystyle \lim_{t \to 5} f(t)=f(5). For that to be true, f(5)f(5) must exist — that is, 5 is in the domain of f(x)f(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 6번
# 함수의 연속개념 확인기본자동 분류
475.CLP-1 · 1.6절 · 8번우리말 번역

lim⁡t→5f(t)=17\displaystyle \lim_{t \rightarrow 5}f(t)=17 이고 f(t)f(t) 가 t=5t=5 에서 연속이라고 하자. 다음 문장이 참인지 거짓인지 판단하세요: f(5)=17f(5)=17.

영어 원문 보기

Suppose lim⁡t→5f(t)=17\displaystyle \lim_{t \rightarrow 5}f(t)=17, and suppose f(t)f(t) is continuous at t=5t=5. True or false: f(5)=17f(5)=17.

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정답·풀이 보기

참이다. 연속의 정의에 의해 lim⁡t→5f(t)=f(5)=17\displaystyle \lim_{t \to 5} f(t)=f(5)=17 이다.

원본 교재 풀이(영어)

True. Using the definition of continuity, lim⁡t→5f(t)=f(5)=17\displaystyle \lim_{t \to 5} f(t)=f(5)=17.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 21번
# 함수의 연속개념 확인기본자동 분류
476.CLP-1 · 1.6절 · 9번우리말 번역

lim⁡t→5f(t)=17\displaystyle \lim_{t \rightarrow 5}f(t)=17 이라 하자. f(5)=17f(5)=17 은 참인지 거짓인지 답하세요.

영어 원문 보기

Suppose lim⁡t→5f(t)=17\displaystyle \lim_{t \rightarrow 5}f(t)=17. True or false: f(5)=17f(5)=17.

정답·풀이 보기

일반적으로 거짓이다. f(t)f(t) 가 t=5t=5 에서 연속이면 f(5)=17f(5)=17 이다. 그러나 f(t)f(t) 가 t=5t=5 에서 불연속이면 f(5)f(5) 는 존재하지 않거나 17이 아닌 다른 수이다.

lim⁡t→5f(t)=17≠f(5)\displaystyle \lim_{t \to 5}f(t)=17 \neq f(5) 인 함수의 예는 f(t)={17,t≠50,t=5f(t)=\left\{ \begin{array}{lcr} 17&,&t \neq 5\\ 0&,&t=5 \end{array} \right. 이며, 아래 그림과 같다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

In general, false. If f(t)f(t) is continuous at t=5t=5, then f(5)=17f(5)=17; if f(t)f(t) is discontinuous at t=5t=5, then f(5)f(5) either does not exist, or is a number other than 17.

An example of a function with lim⁡t→5f(t)=17≠f(5)\displaystyle \lim_{t \to 5}f(t)=17 \neq f(5) is f(t)={17,t≠50,t=5f(t)=\left\{ \begin{array}{lcr} 17&,&t \neq 5\\ 0&,&t=5 \end{array} \right., shown below.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 8번
# 함수의 연속개념 확인기본자동 분류
477.CLP-1 · 1.6절 · 10번우리말 번역

f(x)f(x) 와 g(x)g(x) 가 x=0x=0 에서 연속이고, h(x)=xf(x)g2(x)+1h(x)=\dfrac{xf(x)}{g^2(x)+1} 이라고 하자. lim⁡x→0+h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0^+} h(x) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) and g(x)g(x) are continuous at x=0x=0, and let h(x)=xf(x)g2(x)+1h(x)=\dfrac{xf(x)}{g^2(x)+1}. What is lim⁡x→0+h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0^+} h(x)?

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 와 g(x)g(x) 가 0에서 연속이고 g2(x)+1g^2(x)+1 은 0이 될 수 없으므로, h(x)h(x) 도 0에서 연속이다. 연속의 정의에 의해 lim⁡x→0h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0}h(x) 가 존재하고 그 값은 h(0)=0f(0)g2(0)+1=0h(0)=\frac{0f(0)}{g^2(0)+1}=0 이다.

극한 lim⁡x→0h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0}h(x) 가 존재하고 그 값이 0이므로, 우극한 lim⁡x→0+h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0^+}h(x) 도 존재하고 그 값은 0이다.

원본 교재 풀이(영어)

Since f(x)f(x) and g(x)g(x) are continuous at zero, and since g2(x)+1g^2(x)+1 must be nonzero, then h(x)h(x) is continuous at 0 as well. According to the definition of continuity, then lim⁡x→0h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0}h(x) exists and is equal to h(0)=0f(0)g2(0)+1=0h(0)=\frac{0f(0)}{g^2(0)+1}=0.

Since the limit lim⁡x→0h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0}h(x) exists and is equal to zero, also the one-sided limit lim⁡x→0+h(x)\displaystyle \lim_{x \to 0^+}h(x) exists and is equal to zero.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 12번
# 함수의 연속계산기본자동 분류
478.CLP-1 · 1.6절 · 12번우리말 번역

사잇값 정리를 이용하여 함수 f(x)=x3+x2+x+1f(x)=x^3+x^2+x+1 이 정의역에서 값 12345를 적어도 한 번 가짐을 보이세요.

영어 원문 보기

Use the Intermediate Value Theorem to show that the function f(x)=x3+x2+x+1f(x)=x^3+x^2+x+1 takes on the value 12345 at least once in its domain.

정답·풀이 보기

ff 는 다항식이므로 모든 실수에서 연속이다. f(0)=1<12345f(0)=1<12345 이고 f(12345)=123453+123452+12345+1>12345f(12345)=12345^3+12345^2+12345+1>12345 이다(모든 항이 양수이므로). 따라서 사잇값 정리에 의해 00 과 1234512345 사이의 어떤 cc 에 대해 f(c)=12345f(c)=12345 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Since ff is a polynomial, it is continuous over all real numbers. f(0)=1<12345f(0)=1<12345 and f(12345)=123453+123452+12345+1>12345f(12345)=12345^3+12345^2+12345+1>12345 (since all terms are positive). So by the IVT, f(c)=12345f(c)=12345 for some cc between 00 and 1234512345.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 13번
# 함수의 연속증명·논술보통자동 분류
479.CLP-1 · 1.6절 · 13번우리말 번역

함수가 연속인 모든 점을 설명하세요: f(x)=1x2−1f(x)=\dfrac{1}{x^2-1}.

영어 원문 보기

Describe all points for which the function is continuous: f(x)=1x2−1f(x)=\dfrac{1}{x^2-1}.

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 는 유리함수이므로 분모가 0인 경우를 제외하고 연속이다. 즉, x=1x=1 과 x=−1x=-1 을 제외한 모든 점에서 연속이다.

원본 교재 풀이(영어)

f(x)f(x) is a rational function and so is continuous except when its denominator is zero. That is, except when x=1x=1 and x=−1x=-1.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 14번
# 함수의 연속계산보통자동 분류
480.CLP-1 · 1.6절 · 14번우리말 번역

이 함수가 연속이 되는 모든 점을 설명하세요: f(x)=1x2−1f(x)=\dfrac{1}{\sqrt{x^2-1}}.

영어 원문 보기

Describe all points for which this function is continuous: f(x)=1x2−1f(x)=\dfrac{1}{\sqrt{x^2-1}}.

정답·풀이 보기

이 함수는 x2−1>0x^2-1> 0, 즉 (x−1)(x+1)>0(x-1)(x+1)> 0 일 때 연속이며, 이를 풀면 구간 (−∞,−1)∪(1,+∞)(-\infty, -1)\cup (1,+\infty) 를 얻는다.

원본 교재 풀이(영어)

The function is continuous when x2−1>0x^2-1> 0, i.e. (x−1)(x+1)>0(x-1)(x+1)> 0, which yields the intervals (−∞,−1)∪(1,+∞)(-\infty, -1)\cup (1,+\infty).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 1.6절 · 15번
# 함수의 연속계산보통자동 분류