문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 다변수 미분

방향도함수와 기울기벡터

주어진 방향의 변화율과 가장 빨리 증가하는 방향(기울기벡터)을 구한다

유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

2문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-3 · 2.7절 · 1번대학 수준우리말 번역

점 (0,1,1)(0,1,1) 에서 f(x,y,z)=exyzf(x,y,z) = e^{xyz} 의 <0,1,1>\left< 0,1,1\right> 방향의 방향미분계수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the directional derivative of f(x,y,z)=exyzf(x,y,z) = e^{xyz} in the <0,1,1>\left< 0,1,1\right> direction at the point (0,1,1)(0,1,1).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

임의의 점 (x,y,z)(x,y,z) 에서의 편도함수와 구하려는 점 (0,1,1)(0,1,1) 에서의 편미분계수는 다음과 같다.

fx(x,y,z)=yzexyzfx(0,1,1)=1fy(x,y,z)=xzexyzfy(0,1,1)=0fz(x,y,z)=xyexyzfz(0,1,1)=0\begin{aligned} f_x(x,y,z)&=yz e^{xyz}\qquad & f_x(0,1,1)&= 1 \\ f_y(x,y,z)&=xz e^{xyz}\qquad & f_y(0,1,1)&= 0 \\ f_z(x,y,z)&=xy e^{xyz}\qquad & f_z(0,1,1)&= 0 \end{aligned}

따라서 ∇f(0,1,1)=<1,0,0>{ \boldsymbol{\nabla} } f(0,1,1) =\left< 1,0,0\right> 이고, 구하는 방향미분계수는 다음과 같다.

D<0,1,1>2f(0,1,1)=<1,0,0>⋅<0,1,1>2=0\begin{aligned} D_{\frac{\left< 0,1,1\right>}{\sqrt{2}}}f(0,1,1) =\left< 1,0,0\right>\cdot\frac{\left< 0,1,1\right>}{\sqrt{2}} =0 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The partial derivatives, at a general point (x,y,z)(x,y,z) and also at the point of interest (0,1,1)(0,1,1), are

fx(x,y,z)=yzexyzfx(0,1,1)=1fy(x,y,z)=xzexyzfy(0,1,1)=0fz(x,y,z)=xyexyzfz(0,1,1)=0\begin{aligned} f_x(x,y,z)&=yz e^{xyz}\qquad & f_x(0,1,1)&= 1 \\ f_y(x,y,z)&=xz e^{xyz}\qquad & f_y(0,1,1)&= 0 \\ f_z(x,y,z)&=xy e^{xyz}\qquad & f_z(0,1,1)&= 0 \end{aligned}

So ∇f(0,1,1)=<1,0,0>{ \boldsymbol{\nabla} } f(0,1,1) =\left< 1,0,0\right> and the specified directional derivative is

D<0,1,1>2f(0,1,1)=<1,0,0>⋅<0,1,1>2=0\begin{aligned} D_{\frac{\left< 0,1,1\right>}{\sqrt{2}}}f(0,1,1) =\left< 1,0,0\right>\cdot\frac{\left< 0,1,1\right>}{\sqrt{2}} =0 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.7절 · 16번
# 방향도함수와 기울기벡터계산기본자동 분류
2.CLP-3 · 2.7절 · 2번대학 수준우리말 번역

∇(y2+sin⁡(xy)){ \boldsymbol{\nabla} }\big(y^2 + \sin(xy)\big) 를 구하세요.

영어 원문 보기

Find ∇(y2+sin⁡(xy)){ \boldsymbol{\nabla} }\big(y^2 + \sin(xy)\big).

정답·풀이 보기

2차원에서 g(x,y)=y2+sin⁡(xy)g(x,y) = y^2+\sin(xy) 라 하면 다음과 같다.

∇g=<gx , gy>=<ycos⁡(xy) , 2y+xcos⁡(xy)>\begin{aligned} { \boldsymbol{\nabla} } g =\left< g_x\,,\,g_y\right> =\left< y\cos(xy)\,,\, 2y + x\cos(xy) \right> \end{aligned}

3차원에서 g(x,y,z)=y2+sin⁡(xy)g(x,y,z) = y^2+\sin(xy) 라 하면 다음과 같다.

∇g=<gx , gy , gz>=<ycos⁡(xy) , 2y+xcos⁡(xy) , 0>\begin{aligned} { \boldsymbol{\nabla} } g =\left< g_x\,,\,g_y\,,\,g_z\right> =\left< y\cos(xy)\,,\, 2y + x\cos(xy)\,,\, 0 \right> \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

In two dimensions, write g(x,y)=y2+sin⁡(xy)g(x,y) = y^2+\sin(xy). Then

∇g=<gx , gy>=<ycos⁡(xy) , 2y+xcos⁡(xy)>\begin{aligned} { \boldsymbol{\nabla} } g =\left< g_x\,,\,g_y\right> =\left< y\cos(xy)\,,\, 2y + x\cos(xy) \right> \end{aligned}

In three dimensions, write g(x,y,z)=y2+sin⁡(xy)g(x,y,z) = y^2+\sin(xy). Then

∇g=<gx , gy , gz>=<ycos⁡(xy) , 2y+xcos⁡(xy) , 0>\begin{aligned} { \boldsymbol{\nabla} } g =\left< g_x\,,\,g_y\,,\,g_z\right> =\left< y\cos(xy)\,,\, 2y + x\cos(xy)\,,\, 0 \right> \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.7절 · 15번
# 방향도함수와 기울기벡터계산기본자동 분류