문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 다변수 미분

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101문제 · 4 / 6쪽

61.OpenStax 3권 · 4.8절 · 35번대학 수준우리말 번역

직육면체가 꼭짓점이 (1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1), 그리고 원점인 사면체 안에 들어 있습니다. 이 상자의 밑면의 가로, 세로 길이는 x,yx,y 이고, 상자의 높이는 zz 입니다. x,y, 그리고 zx,y,\,\text{그리고}\,z 의 합이 1.0일 때, 직육면체의 부피가 최대가 되는 각 변의 길이를 구하세요.

영어 원문 보기

A rectangular solid is contained within a tetrahedron with vertices at

(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1), and the origin. The base of the box has dimensions x,y,x,y, and the height of the box is z.z. If the sum of x,y, and zx,y,\,\text{and}\,z is 1.0, find the dimensions that maximizes the volume of the rectangular solid.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.8절 · 22번
# 라그랑주 승수법활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
62.OpenStax 3권 · 4장 복습 · 2번대학 수준우리말 번역

함수 f(x,y)f(x,y) 와 그 모든 이계도함수가 모든 점에서 연속이면 fxy=fyx{f}_{xy}={f}_{yx} 이다.

영어 원문 보기

If the function f(x,y)f(x,y) and all its second derivatives are continuous everywhere, then fxy=fyx.{f}_{xy}={f}_{yx}.

정답·풀이 보기

참, 클레로의 정리에 의해

원본 교재 풀이(영어)

True, by Clairaut’s theorem

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4장 복습 · 8번
# 편도함수활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
63.OpenStax 3권 · 4장 복습 · 13번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 모든 이계 편도함수를 구하세요.

g(t,x)=3t2−sin⁡(x+t)g(t,x)=3{t}^{2}-\sin (x+t)

영어 원문 보기

For the following exercises, find all second partial derivatives.

g(t,x)=3t2−sin⁡(x+t)g(t,x)=3{t}^{2}-\sin (x+t)

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.3절 · 44번
# 편도함수활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
64.OpenStax 3권 · 4장 복습 · 14번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 모든 이계 편도함수를 구하세요.

h(x,y,z)=x3e2yzh(x,y,z)=\frac{{x}^{3}{e}^{2y}}{z}

영어 원문 보기

For the following exercises, find all second partial derivatives.

h(x,y,z)=x3e2yzh(x,y,z)=\frac{{x}^{3}{e}^{2y}}{z}

정답·풀이 보기

hxx(x,y,z)=6xe2yz,{h}_{xx}(x,y,z)=\frac{6x{e}^{2y}}{z}, hxy(x,y,z)=6x2e2yz,{h}_{xy}(x,y,z)=\frac{6{x}^{2}{e}^{2y}}{z}, hxz(x,y,z)=−3x2e2yz2,{h}_{xz}(x,y,z)=-\frac{3{x}^{2}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hyx(x,y,z)=6x2e2yz,{h}_{yx}(x,y,z)=\frac{6{x}^{2}{e}^{2y}}{z}, hyy(x,y,z)=4x3e2yz,{h}_{yy}(x,y,z)=\frac{4{x}^{3}{e}^{2y}}{z}, hyz(x,y,z)=−2x3e2yz2,{h}_{yz}(x,y,z)=-\frac{2{x}^{3}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hzx(x,y,z)=−3x2e2yz2,{h}_{zx}(x,y,z)=-\frac{3{x}^{2}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hzy(x,y,z)=−2x3e2yz2,{h}_{zy}(x,y,z)=-\frac{2{x}^{3}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hzz(x,y,z)=2x3e2yz3{h}_{zz}(x,y,z)=\frac{2{x}^{3}{e}^{2y}}{{z}^{3}}

원본 교재 풀이(영어)

hxx(x,y,z)=6xe2yz,{h}_{xx}(x,y,z)=\frac{6x{e}^{2y}}{z}, hxy(x,y,z)=6x2e2yz,{h}_{xy}(x,y,z)=\frac{6{x}^{2}{e}^{2y}}{z}, hxz(x,y,z)=−3x2e2yz2,{h}_{xz}(x,y,z)=-\frac{3{x}^{2}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hyx(x,y,z)=6x2e2yz,{h}_{yx}(x,y,z)=\frac{6{x}^{2}{e}^{2y}}{z}, hyy(x,y,z)=4x3e2yz,{h}_{yy}(x,y,z)=\frac{4{x}^{3}{e}^{2y}}{z}, hyz(x,y,z)=−2x3e2yz2,{h}_{yz}(x,y,z)=-\frac{2{x}^{3}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hzx(x,y,z)=−3x2e2yz2,{h}_{zx}(x,y,z)=-\frac{3{x}^{2}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hzy(x,y,z)=−2x3e2yz2,{h}_{zy}(x,y,z)=-\frac{2{x}^{3}{e}^{2y}}{{z}^{2}}, hzz(x,y,z)=2x3e2yz3{h}_{zz}(x,y,z)=\frac{2{x}^{3}{e}^{2y}}{{z}^{3}}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4장 복습 · 16번
# 편도함수활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
65.OpenStax 3권 · 4장 복습 · 26번대학 수준우리말 번역

한 기계공이 알루미늄 덩어리로 직원뿔을 만들고 있다. 기계는 높이에서 5%5\%, 반지름에서 2%2\%의 오차를 낸다. 기계공이 높이 66 cm, 반지름 22 cm인 원뿔을 만들 때, 원뿔의 부피의 최대 오차를 구하세요.

영어 원문 보기

A machinist is constructing a right circular cone out of a block of aluminum. The machine gives an error of 5%5\% in height and 2%2\% in radius. Find the maximum error in the volume of the cone if the machinist creates a cone of height 66 cm and radius 22 cm.

정답·풀이 보기

2.32282.3228 cm3

원본 교재 풀이(영어)

2.32282.3228 cm3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4장 복습 · 20번
# 편도함수활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
66.OpenStax 3권 · 4장 복습 · 27번대학 수준우리말 번역

쓰레기 압축기는 직육면체 모양이다. 쓰레기 압축기가 압축되지 않는 액체로 가득 차 있다고 가정하세요. 길이와 너비가 각각 22 ft/sec, 33 ft/sec의 속도로 감소하고 있다. 길이가 1414 ft, 너비가 1010 ft, 높이가 44 ft일 때 액체의 높이가 상승하는 속도(변화율)을 구하세요.

영어 원문 보기

A trash compactor is in the shape of a cuboid. Assume the trash compactor is filled with incompressible liquid. The length and width are decreasing at rates of 22 ft/sec and 33 ft/sec, respectively. Find the rate at which the liquid level is rising when the length is 1414 ft, the width is 1010 ft, and the height is 44 ft.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.3절 · 4번
# 편도함수활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
67.APEX · 12.4절 · 13번대학 수준우리말 번역

연습문제 13–16번은 근삿값 오차와 민감도 분석에 관한 다양한 질문을 다룹니다.

원기둥 모양의 저장 탱크를 높이 2ft, 반지름 1ft로 만들려고 한다. 탱크의 부피는 반지름의 변화와 높이의 변화 중 어느 쪽에 더 민감한가?

영어 원문 보기

Exercises 13–16 ask a variety of questions dealing with approximating error and sensitivity analysis.

A cylindrical storage tank is to be 2ft tall with a radius of 1ft. Is the volume of the tank more sensitive to changes in the radius or the height?

정답·풀이 보기

부피의 전미분은 dV=4πdr+πdhdV = 4\pi dr + \pi dh 이다. drdr 의 계수가 dhdh 의 계수보다 크므로 부피는 반지름의 변화에 더 민감하다.

원본 교재 풀이(영어)

The total differential of volume is dV=4πdr+πdhdV = 4\pi dr + \pi dh. The coefficient of drdr is greater than the coefficient of dhdh, so the volume is more sensitive to changes in the radius.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.6절 · 10번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
68.APEX · 12.4절 · 14번대학 수준우리말 번역

연습문제 13–16번은 오차의 근삿값과 민감도 분석에 관한 여러 가지 문제를 다룬다.

포물체 운동: 포물체 운동의 원리에 따라 움직이는 물체의 xx 값은 x(θ,v0,t)=(v0cos⁡θ)tx(\theta,v_0,t)= (v_0\cos\theta)t 이다. 어떤 포물체를 처음 속도 v0=250v_0=250ft/s, 발사각 θ=60∘\theta = 60^\circ 로 쏘아 올렸다. 이 물체는 3초 동안 375375ft를 이동한다.

포물체는 처음 속력의 오차와 발사각의 오차 중 어느 쪽에 더 민감한지 설명하세요.

영어 원문 보기

Exercises 13–16 ask a variety of questions dealing with approximating error and sensitivity analysis.

Projectile Motion: The xx-value of an object moving under the principles of projectile motion is x(θ,v0,t)=(v0cos⁡θ)tx(\theta,v_0,t)= (v_0\cos\theta)t. A particular projectile is fired with an initial velocity of v0=250v_0=250ft/s and an angle of elevation of θ=60∘\theta = 60^\circ. It travels a distance of 375375ft in 3 seconds.

Is the projectile more sensitive to errors in initial speed or angle of elevation?

정답·풀이 보기

포물체의 이동 거리는 (t=3t=3 으로 두면) 두 변수의 함수 D(v0,θ)=3v0cos⁡θD(v_0,\theta) = 3v_0\cos\theta 이다. DD 의 전미분은 dD=3cos⁡θdv0−3v0sin⁡θdθdD = 3\cos\theta dv_0-3v_0\sin\theta d\theta 이다. dθd\theta 의 계수의 크기가 dv0dv_0 의 계수의 크기보다 훨씬 크므로, 발사각의 작은 변화가 처음 속도의 작은 변화보다 이동 거리에 훨씬 큰 영향을 준다.

원본 교재 풀이(영어)

Distance of the projectile is a function of two variables (leaving t=3t=3): D(v0,θ)=3v0cos⁡θD(v_0,\theta) = 3v_0\cos\theta. The total differential of DD is dD=3cos⁡θdv0−3v0sin⁡θdθdD = 3\cos\theta dv_0-3v_0\sin\theta d\theta. The coefficient of dθd\theta has a much greater magnitude than the coefficient of dv0dv_0, so a small change in the angle of elevation has a much greater effect on distance traveled than a small change in initial velocity.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.4절 · 39번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
69.APEX · 12.7절 · 5번대학 수준우리말 번역

연습문제 5~14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 2계 도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=12x2+2y2−8y+4xf(x,y) = \frac12x^2+2y^2-8y+4x

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=12x2+2y2−8y+4xf(x,y) = \frac12x^2+2y^2-8y+4x

정답·풀이 보기

임계점은 (−4,2)(-4,2) 하나이다. fxx=1f_{xx} = 1 이고 D=4D = 4 이므로 이 점은 극솟값에 해당한다.

원본 교재 풀이(영어)

One critical point at (−4,2)(-4,2); fxx=1f_{xx} = 1 and D=4D = 4, so this point corresponds to a relative minimum.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 12.4절 · 2번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
70.APEX · 12.7절 · 6번대학 수준우리말 번역

연습문제 5~14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 2계 도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=x2+4x+y2−9y+3xyf(x,y) = x^2+4x+y^2-9y+3xy

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=x2+4x+y2−9y+3xyf(x,y) = x^2+4x+y^2-9y+3xy

정답·풀이 보기

임계점은 (7,−6)(7,-6) 하나이다. D=−5D = -5 이므로 이 점은 안장점에 해당한다.

원본 교재 풀이(영어)

One critical point at (7,−6)(7,-6); D=−5D = -5, so this point corresponds to a saddle point.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.4절 · 29번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
71.APEX · 12.7절 · 7번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 이계도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=x2+3y2−6y+4xyf(x,y) = x^2+3y^2-6y+4xy

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=x2+3y2−6y+4xyf(x,y) = x^2+3y^2-6y+4xy

정답·풀이 보기

임계점은 (6,−3)(6,-3) 하나이다. D=−4D = -4 이므로 이 점은 안장점에 해당한다.

원본 교재 풀이(영어)

One critical point at (6,−3)(6,-3); D=−4D = -4, so this point corresponds to a saddle point.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.5절 · 18번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
72.APEX · 12.7절 · 8번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 이계도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=1x2+y2+1\displaystyle f(x,y) = \frac1{x^2+y^2+1}

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=1x2+y2+1\displaystyle f(x,y) = \frac1{x^2+y^2+1}

정답·풀이 보기

임계점은 (0,0)(0,0) 하나이다. fxx=−2f_{xx} = -2 이고 D=4D = 4 이므로 이 점은 극댓값에 해당한다.

원본 교재 풀이(영어)

One critical point at (0,0)(0,0); fxx=−2f_{xx} = -2 and D=4D = 4, so this point corresponds to a relative maximum.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.6절 · 24번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
73.APEX · 12.7절 · 9번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 이계도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=x2+y3−3y+1\displaystyle f(x,y) = x^2+y^3-3y+1

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=x2+y3−3y+1\displaystyle f(x,y) = x^2+y^3-3y+1

정답·풀이 보기

임계점은 두 개이다. (0,−1)(0,-1) 에서 fxx=2f_{xx} = 2 이고 D=−12D = -12 이므로 이 점은 안장점에 해당한다.

(0,1)(0,1) 에서 fxx=2f_{xx} = 2 이고 D=12D = 12 이므로 이 점은 극솟값에 해당한다.

원본 교재 풀이(영어)

Two critical points: at (0,−1)(0,-1); fxx=2f_{xx} = 2 and D=−12D = -12, so this point corresponds to a saddle point;

at (0,1)(0,1), fxx=2f_{xx} = 2 and D=12D = 12, so this corresponds to a relative minimum.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.6절 · 19번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
74.APEX · 12.7절 · 10번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 이계도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=13x3−x+13y3−4y\displaystyle f(x,y) = \frac13x^3-x+\frac13y^3-4y

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=13x3−x+13y3−4y\displaystyle f(x,y) = \frac13x^3-x+\frac13y^3-4y

정답·풀이 보기

임계점은 4개이다.

(−1,−2)(-1,-2) 극대, (1,−2)(1,-2) 안장점,

(−1,2)(-1,2) 안장점, (1,2)(1,2) 극소.

여기서 fxx=2xf_{xx} = 2x 이고 D=4xyD = 4xy 이다.

원본 교재 풀이(영어)

There are 4 critical points:

(−1,−2)(-1,-2), rel. max; (1,−2)(1,-2), saddle point;

(−1,2)(-1,2), saddle point; (1,2)(1,2), rel. min.,

where fxx=2xf_{xx} = 2x and D=4xyD = 4xy.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.5절 · 15번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
75.APEX · 12.7절 · 11번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 이계도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 어느 것에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=x2y2\displaystyle f(x,y) = x^2y^2

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=x2y2\displaystyle f(x,y) = x^2y^2

정답·풀이 보기

x=0x=0 또는 y=0y=0 일 때마다 임계점이 되므로 임계점은 무수히 많다. D=−12x2y2D = -12x^2y^2 이므로 각 임계점에서 D=0D = 0 이고 판정할 수 없다. (간단히 생각해 보면 각 임계점이 모두 최솟값임을 알 수 있다.)

원본 교재 풀이(영어)

There are infinite critical points, whenever x=0x=0 or y=0y=0. With D=−12x2y2D = -12x^2y^2, at each critical point D=0D = 0 and the test is inconclusive. (Some elementary thought shows that each is an absolute minimum.)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.6절 · 15번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
76.APEX · 12.7절 · 12번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서, 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 2계 도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 무엇에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=x4−2x2+y3−27y−15\displaystyle f(x,y) = x^4-2x^2+y^3-27y-15

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=x4−2x2+y3−27y−15\displaystyle f(x,y) = x^4-2x^2+y^3-27y-15

정답·풀이 보기

임계점은 6개이다: x=−1,0x=-1,0 그리고 1일 때 fx=0f_x = 0이고, y=−3,3y = -3,3일 때 fy=0f_y = 0이다. 이를 합하면 다음 점들을 얻는다:

(−1,−3)(-1,-3) 안장점; (−1,3)(-1,3) 극솟값

(0,−3)(0,-3) 극댓값; (0,3)(0,3) 안장점

(1,−3)(1,-3) 안장점; (1,3)(1,3) 극솟값

여기서 fxx=12x2−4f_{xx} = 12x^2-4 이고 D=24y(3x2−1)D = 24y(3x^2-1) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Six critical points: fx=0f_x = 0 when x=−1,0x=-1,0 and 1; fy=0f_y = 0 when y=−3,3y = -3,3. Together, we get the points:

(−1,−3)(-1,-3) saddle point; (−1,3)(-1,3) rel. min

(0,−3)(0,-3) rel. max; (0,3)(0,3) saddle point

(1,−3)(1,-3) saddle point; (1,3)(1,3) relative min

where fxx=12x2−4f_{xx} = 12x^2-4 and D=24y(3x2−1)D = 24y(3x^2-1).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.4절 · 49번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
77.APEX · 12.7절 · 13번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서, 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 2계 도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 무엇에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=16−(x−3)2−y2\displaystyle f(x,y) = \sqrt{16-(x-3)^2-y^2}

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=16−(x−3)2−y2\displaystyle f(x,y) = \sqrt{16-(x-3)^2-y^2}

정답·풀이 보기

임계점은 1개이다: x=3x=3일 때 fx=0f_x = 0이고, y=0y = 0일 때 fy=0f_y = 0이므로 임계점은 (3,0)(3,0) 하나이며, 이 점은 극댓값이다. 여기서 fxx=y2−16(16−(x−3)2−y2)3/2f_{xx} = \frac{y^2-16}{(16-(x-3)^2-y^2)^{3/2}} 이고 D=16(16−(x−3)2−y2)2D = \frac{16}{(16-(x-3)^2-y^2)^{2}} 이다.

원 (x−3)2+y2=16(x-3)^2+y^2=16 위의 모든 점에서 fxf_x 와 fyf_y 는 모두 정의되지 않는다. 이 곡선 위의 어느 점에서든 f(x,y)=0f(x,y)=0 이며, 이는 이 함수의 최솟값이다.

원본 교재 풀이(영어)

One critical point: fx=0f_x = 0 when x=3x=3; fy=0f_y = 0 when y=0y = 0, so one critical point at (3,0)(3,0), which is a relative maximum, where fxx=y2−16(16−(x−3)2−y2)3/2f_{xx} = \frac{y^2-16}{(16-(x-3)^2-y^2)^{3/2}} and D=16(16−(x−3)2−y2)2D = \frac{16}{(16-(x-3)^2-y^2)^{2}}.

Both fxf_x and fyf_y are undefined along the circle (x−3)2+y2=16(x-3)^2+y^2=16; at any point along this curve, f(x,y)=0f(x,y)=0, the absolute minimum of the function.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.6절 · 4번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
78.APEX · 12.7절 · 14번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–14에서, 주어진 함수의 임계점을 구하세요. 2계 도함수 판정법을 이용하여 각 임계점이 극댓값, 극솟값, 안장점 중 무엇에 해당하는지 판단하세요.

f(x,y)=x2+y2\displaystyle f(x,y) = \sqrt{x^2+y^2}

영어 원문 보기

In Exercises 5–14, find the critical points of the given function. Use the Second Derivative Test to determine if each critical point corresponds to a relative maximum, minimum, or saddle point.

f(x,y)=x2+y2\displaystyle f(x,y) = \sqrt{x^2+y^2}

정답·풀이 보기

임계점은 1개이다: x=0x=0일 때 fx=0f_x = 0이고, y=0y = 0일 때 fy=0f_y = 0이므로 임계점은 (0,0)(0,0) 하나이다 (다만 (0,0)(0,0) 에서는 fxf_x 와 fyf_y 가 모두 정의되지 않음에 유의해야 한다). (0,0)(0,0) 에서 D=0D=0 이므로 2계 도함수 판정법은 적용되지 않는다. 그래프나 간단한 계산으로 (0,0)(0,0) 이 ff 의 최솟값임을 알 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

One critical point: fx=0f_x = 0 when x=0x=0; fy=0f_y = 0 when y=0y = 0, so one critical point at (0,0)(0,0) (although it should be noted that at (0,0)(0,0), both fxf_x and fyf_y are undefined.) The Second Derivative Test fails at (0,0)(0,0), with D=0D=0. A graph, or simple calculation, shows that (0,0)(0,0) is the absolute minimum of ff.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.5절 · 1번
# 접평면과 선형근사활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
79.CLP-3 · 2.3절 · 4번대학 수준우리말 번역

f(x,y)=x2+5y2f(x,y)=\sqrt{x^2+5y^2} 의 모든 이계편도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find all second partial derivatives of f(x,y)=x2+5y2f(x,y)=\sqrt{x^2+5y^2}.

정답·풀이 보기

f(x,y)=x2+5y2f(x,y)=\sqrt{x^2+5y^2} 이라 하자. 그러면

fx=xx2+5y2fxx=1x2+5y2−12(x)(2x)(x2+5y2)3/2fxy=−12(x)(10y)(x2+5y2)3/2fy=5yx2+5y2fyy=5x2+5y2−12(5y)(10y)(x2+5y2)3/2fyx=−12(5y)(2x)(x2+5y2)3/2\begin{aligned} f_x&=\frac{x}{\sqrt{x^2+5y^2}} & f_{xx}&=\frac{1}{\sqrt{x^2+5y^2}}-\frac{1}{2}\frac{(x)(2x)}{(x^2+5y^2)^{3/2}} & f_{xy}&=-\frac{1}{2}\frac{(x)(10y)}{(x^2+5y^2)^{3/2}} \\ f_y&=\frac{5y}{\sqrt{x^2+5y^2}} & f_{yy}&=\frac{5}{\sqrt{x^2+5y^2}}-\frac{1}{2}\frac{(5y)(10y)}{(x^2+5y^2)^{3/2}}& f_{yx}&=-\frac{1}{2}\frac{(5y)(2x)}{(x^2+5y^2)^{3/2}} \end{aligned}

간단히 하면, 특히 1x2+5y2=x2+5y2(x2+5y2)3/2\frac{1}{\sqrt{x^2+5y^2}} =\frac{x^2+5y^2}{(x^2+5y^2)^{3/2}} 임을 이용하면,

fxx=5y2(x2+5y2)3/2fxy=fyx=−5xy(x2+5y2)3/2fyy=5x2(x2+5y2)3/2f_{xx}=\frac{5y^2}{(x^2+5y^2)^{3/2}}\qquad f_{xy}=f_{yx}=-\frac{5xy}{(x^2+5y^2)^{3/2}}\qquad f_{yy}=\frac{5x^2}{(x^2+5y^2)^{3/2}}

원본 교재 풀이(영어)

Let f(x,y)=x2+5y2f(x,y)=\sqrt{x^2+5y^2}. Then

fx=xx2+5y2fxx=1x2+5y2−12(x)(2x)(x2+5y2)3/2fxy=−12(x)(10y)(x2+5y2)3/2fy=5yx2+5y2fyy=5x2+5y2−12(5y)(10y)(x2+5y2)3/2fyx=−12(5y)(2x)(x2+5y2)3/2\begin{aligned} f_x&=\frac{x}{\sqrt{x^2+5y^2}} & f_{xx}&=\frac{1}{\sqrt{x^2+5y^2}}-\frac{1}{2}\frac{(x)(2x)}{(x^2+5y^2)^{3/2}} & f_{xy}&=-\frac{1}{2}\frac{(x)(10y)}{(x^2+5y^2)^{3/2}} \\ f_y&=\frac{5y}{\sqrt{x^2+5y^2}} & f_{yy}&=\frac{5}{\sqrt{x^2+5y^2}}-\frac{1}{2}\frac{(5y)(10y)}{(x^2+5y^2)^{3/2}}& f_{yx}&=-\frac{1}{2}\frac{(5y)(2x)}{(x^2+5y^2)^{3/2}} \end{aligned}

Simplifying, and in particular using that 1x2+5y2=x2+5y2(x2+5y2)3/2\frac{1}{\sqrt{x^2+5y^2}} =\frac{x^2+5y^2}{(x^2+5y^2)^{3/2}},

fxx=5y2(x2+5y2)3/2fxy=fyx=−5xy(x2+5y2)3/2fyy=5x2(x2+5y2)3/2f_{xx}=\frac{5y^2}{(x^2+5y^2)^{3/2}}\qquad f_{xy}=f_{yx}=-\frac{5xy}{(x^2+5y^2)^{3/2}}\qquad f_{yy}=\frac{5x^2}{(x^2+5y^2)^{3/2}}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.3절 · 3번
# 편도함수활용보통자동 분류
80.CLP-3 · 2.3절 · 6번대학 수준우리말 번역

mm 이 양의 정수일 때, f(r,θ)=rmcos⁡mθf(r,\theta)=r^m\cos m\theta 를 rr 과 θ\theta 의 함수라 하자.

(a) 이계편도함수 frrf_{rr}, frθf_{r\theta}, fθθf_{\theta\theta} 를 구하고, (r,θ)=(1,0)(r,\theta)=(1,0) 에서 각각의 값을 구하세요. (b) f(r,θ)f(r,\theta) 가 미분방정식

frr+λrfr+1r2fθθ=0f_{rr}+\frac{\lambda }{r}f_r+\frac{1}{r^2}f_{\theta\theta}=0

을 만족하도록 실수 λ\lambda 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Let f(r,θ)=rmcos⁡mθf(r,\theta)=r^m\cos m\theta be a function of rr and θ\theta, where mm is a positive integer.

(a) Find the second order partial derivatives frrf_{rr}, frθf_{r\theta}, fθθf_{\theta\theta} and evaluate their respective values at (r,θ)=(1,0)(r,\theta)=(1,0). (b) Determine the value of the real number λ\lambda so that f(r,θ)f(r,\theta) satisfies the differential equation

frr+λrfr+1r2fθθ=0f_{rr}+\frac{\lambda }{r}f_r+\frac{1}{r^2}f_{\theta\theta}=0

정답·풀이 보기

(a) 일계편도함수는 다음과 같다.

fr(r,θ)=mrm−1cos⁡mθfθ(r,θ)=−mrmsin⁡mθf_r(r,\theta)=mr^{m-1}\cos m\theta\qquad f_\theta(r,\theta)=-mr^m\sin m\theta

이계편도함수는 다음과 같다.

frr(r,θ)=m(m−1)rm−2cos⁡mθfrθ(r,θ)=−m2rm−1sin⁡mθfθθ(r,θ)=−m2rmcos⁡mθf_{rr}(r,\theta)=m(m-1)r^{m-2}\cos m\theta\quad f_{r\theta}(r,\theta)=-m^2r^{m-1}\sin m\theta\quad f_{\theta\theta}(r,\theta)=-m^2r^m\cos m\theta

따라서

frr(1,0)=m(m−1), frθ(1,0)=0, fθθ(1,0)=−m2f_{rr}(1,0)=m(m-1),\ f_{r\theta}(1,0)=0,\ f_{\theta\theta}(1,0)=-m^2

(b) (a)에 의해 식

frr+λrfr+1r2fθθ=m(m−1)rm−2cos⁡mθ+λmrm−2cos⁡mθ−m2rm−2cos⁡mθf_{rr}+\frac{\lambda }{r}f_r+\frac{1}{r^2}f_{\theta\theta} =m(m-1)r^{m-2}\cos m\theta+\lambda mr^{m-2}\cos m\theta-m^2r^{m-2}\cos m\theta

이 모든 rr 와 θ\theta 에 대해 0이 될 필요충분조건은 다음과 같다.

m(m−1)+λm−m2=0  ⟺  m(λ−1)=0  ⟺  λ=1m(m-1)+\lambda m-m^2=0\iff m(\lambda -1)=0\iff \lambda =1

원본 교재 풀이(영어)

(a) The first order derivatives are

fr(r,θ)=mrm−1cos⁡mθfθ(r,θ)=−mrmsin⁡mθf_r(r,\theta)=mr^{m-1}\cos m\theta\qquad f_\theta(r,\theta)=-mr^m\sin m\theta

The second order derivatives are

frr(r,θ)=m(m−1)rm−2cos⁡mθfrθ(r,θ)=−m2rm−1sin⁡mθfθθ(r,θ)=−m2rmcos⁡mθf_{rr}(r,\theta)=m(m-1)r^{m-2}\cos m\theta\quad f_{r\theta}(r,\theta)=-m^2r^{m-1}\sin m\theta\quad f_{\theta\theta}(r,\theta)=-m^2r^m\cos m\theta

so that

frr(1,0)=m(m−1), frθ(1,0)=0, fθθ(1,0)=−m2f_{rr}(1,0)=m(m-1),\ f_{r\theta}(1,0)=0,\ f_{\theta\theta}(1,0)=-m^2

(b) By part (a), the expression

frr+λrfr+1r2fθθ=m(m−1)rm−2cos⁡mθ+λmrm−2cos⁡mθ−m2rm−2cos⁡mθf_{rr}+\frac{\lambda }{r}f_r+\frac{1}{r^2}f_{\theta\theta} =m(m-1)r^{m-2}\cos m\theta+\lambda mr^{m-2}\cos m\theta-m^2r^{m-2}\cos m\theta

vanishes for all rr and θ\theta if and only if

m(m−1)+λm−m2=0  ⟺  m(λ−1)=0  ⟺  λ=1m(m-1)+\lambda m-m^2=0\iff m(\lambda -1)=0\iff \lambda =1

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.3절 · 5번
# 편도함수활용보통자동 분류