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

3문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-3 · 2.2절 · 2번대학 수준우리말 번역

당신은 기복이 있는 지형을 가로지르고 있습니다. zz축은 하늘을 향해 곧장 위쪽, 양의 xx축은 정남쪽, 양의 yy축은 정동쪽이라고 합시다. 그러면 당신 주변의 지형은 방정식 z=f(x,y)z=f(x,y) 로 나타나고, 당신은 점 (0,0,f(0,0))(0,0,f(0,0)) 에 있습니다. 함수 f(x,y)f(x,y) 는 미분가능합니다.

fy(0,0)<0f_y(0,0)<0 이라고 합시다. 당신이 정상에 있을 수 있습니까? 설명하세요.

영어 원문 보기

You are traversing an undulating landscape. Take the zz-axis to be straight up towards the sky, the positive xx-axis to be due south, and the positive yy-axis to be due east. Then the landscape near you is described by the equation z=f(x,y)z=f(x,y), with you at the point (0,0,f(0,0))(0,0,f(0,0)). The function f(x,y)f(x,y) is differentiable.

Suppose fy(0,0)<0f_y(0,0)<0. Is it possible that you are at a summit? Explain.

정답·풀이 보기

fy(0,0)<0f_y(0,0)<0 이면 yy 가 00 에서 증가할 때 f(0,y)f(0,y) 는 감소한다. 따라서 yy 가 양인 방향으로 이동하면 내리막길이 된다. 이는 계곡의 가장 낮은 지점에 있지 않다는 뜻이다. 아직 내려갈 수 있기 때문이다. 한편 fy(0,0)<0f_y(0,0)<0 이므로, yy 가 조금 작은 음수 값에서 00 을 향해 증가할 때에도 f(0,y)f(0,y) 는 감소한다. 따라서 y=0y=0 에서 음의 yy 방향으로 이동하면 높이 zz 는 증가한다. 그러므로 당신은 국소적으로 가장 높은 지점에 있지 않다. 즉 정상에 있지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

If fy(0,0)<0f_y(0,0)<0, then f(0,y)f(0,y) decreases as yy increases from 00. Thus moving in the positive yy direction takes you downhill. This means you aren't at the lowest point in a valley, since you can still move downhill. On the other hand, as fy(0,0)<0f_y(0,0)<0, f(0,y)f(0,y) also decreases as yy increases towards 00 from slightly negative values. Thus if you move in the negative yy-direction from y=0y=0, your height zz will increase. So you are not at a locally highest point—you're not at a summit.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.2절 · 3번
# 편도함수계산기본자동 분류
2.CLP-3 · 2.2절 · 3번대학 수준우리말 번역

f(x,y)={x2yx2+y2(x,y)≠(0,0) 이면0(x,y)=(0,0) 이면f(x,y)=\begin{cases}\frac{x^2y}{x^2+y^2}& \text{$(x,y)\ne (0,0)$ 이면} \\ 0 & \text{$(x,y)=(0,0)$ 이면} \end{cases}

이라고 하자. 정의로부터 직접 다음을 계산하세요.

(a) ∂f∂x(0,0)\frac{\partial f}{\partial x}(0,0) (b) ∂f∂y(0,0)\frac{\partial f}{\partial y}(0,0) (c) ddtf(t,t)∣t=0\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} f(t,t)\Big|_{t=0}

영어 원문 보기

Let

f(x,y)={x2yx2+y2if (x,y)≠(0,0)0if (x,y)=(0,0)f(x,y)=\begin{cases}\frac{x^2y}{x^2+y^2}& \text{if $(x,y)\ne (0,0)$} \\ 0 & \text{if $(x,y)=(0,0)$} \end{cases}

Compute, directly from the definitions,

(a) ∂f∂x(0,0)\frac{\partial f}{\partial x}(0,0) (b) ∂f∂y(0,0)\frac{\partial f}{\partial y}(0,0) (c) ddtf(t,t)∣t=0\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} f(t,t)\Big|_{t=0}

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
정답·풀이 보기

(a) 정의에 의해

∂f∂x(0,0)=lim⁡Δx→0f(Δx,0)−f(0,0)Δx=lim⁡Δx→0(Δx2)(0)Δx2+02−0Δx=0\begin{aligned} \frac{\partial f}{\partial x}(0,0) &=\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{f(\Delta x,0)-f(0,0)}{\Delta x} \\ &=\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{\frac{(\Delta x^2)(0)}{\Delta x^2+0^2}-0}{\Delta x} \\ &=0 \end{aligned}

(b) 정의에 의해

∂f∂y(0,0)=lim⁡Δy→0f(0,Δy)−f(0,0)Δy=lim⁡Δy→0(02)(Δy)02+Δy2−0Δy=0\begin{aligned} \frac{\partial f}{\partial y}(0,0) &=\lim_{\Delta y\rightarrow 0}\frac{f(0,\Delta y)-f(0,0)}{\Delta y} \\ &=\lim_{\Delta y\rightarrow 0}\frac{\frac{(0^2)(\Delta y)}{0^2+\Delta y^2}-0}{\Delta y} \\ &=0 \end{aligned}

(c) 정의에 의해

ddtf(t,t)∣t=0=lim⁡t→0f(t,t)−f(0,0)t=lim⁡t→0(t2)(t)t2+t2−0t=lim⁡t→0t/2t=12\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} f(t,t)\Big|_{t=0} &=\lim_{t\rightarrow 0}\frac{f(t,t)-f(0,0)}{t} \\ &=\lim_{t\rightarrow 0}\frac{\frac{(t^2)(t)}{t^2+t^2}-0}{t} \\ &=\lim_{t\rightarrow 0}\frac{t/2}{t} \\ &=\frac{1}{2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

(a) By definition

∂f∂x(0,0)=lim⁡Δx→0f(Δx,0)−f(0,0)Δx=lim⁡Δx→0(Δx2)(0)Δx2+02−0Δx=0\begin{aligned} \frac{\partial f}{\partial x}(0,0) &=\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{f(\Delta x,0)-f(0,0)}{\Delta x} \\ &=\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{\frac{(\Delta x^2)(0)}{\Delta x^2+0^2}-0}{\Delta x} \\ &=0 \end{aligned}

(b) By definition

∂f∂y(0,0)=lim⁡Δy→0f(0,Δy)−f(0,0)Δy=lim⁡Δy→0(02)(Δy)02+Δy2−0Δy=0\begin{aligned} \frac{\partial f}{\partial y}(0,0) &=\lim_{\Delta y\rightarrow 0}\frac{f(0,\Delta y)-f(0,0)}{\Delta y} \\ &=\lim_{\Delta y\rightarrow 0}\frac{\frac{(0^2)(\Delta y)}{0^2+\Delta y^2}-0}{\Delta y} \\ &=0 \end{aligned}

(c) By definition

ddtf(t,t)∣t=0=lim⁡t→0f(t,t)−f(0,0)t=lim⁡t→0(t2)(t)t2+t2−0t=lim⁡t→0t/2t=12\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} f(t,t)\Big|_{t=0} &=\lim_{t\rightarrow 0}\frac{f(t,t)-f(0,0)}{t} \\ &=\lim_{t\rightarrow 0}\frac{\frac{(t^2)(t)}{t^2+t^2}-0}{t} \\ &=\lim_{t\rightarrow 0}\frac{t/2}{t} \\ &=\frac{1}{2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 2.2절 · 6번
# 편도함수계산기본자동 분류
3.CLP-3 · 2.3절 · 2번대학 수준우리말 번역

가능하다면, fx(x,y)=eyf_x(x,y)=e^y 이고 fy(x,y)=exf_y(x,y)=e^x 인 함수 f(x,y)f(x,y) 를 구하세요.

영어 원문 보기

Find, if possible, a function f(x,y)f(x,y) for which fx(x,y)=eyf_x(x,y)=e^y and fy(x,y)=exf_y(x,y)=e^x.

정답·풀이 보기

그러한 f(x,y)f(x,y) 는 존재하지 않는다. 만약 존재한다면 fxy(x,y)=fyx(x,y)f_{xy}(x,y)=f_{yx}(x,y) 이어야 하기 때문이다. 그런데

fxy(x,y)=∂∂yfx(x,y)=∂∂yey=eyfyx(x,y)=∂∂xfy(x,y)=∂∂xex=ex\begin{aligned} f_{xy}(x,y)&=\frac{\partial }{\partial y}f_x(x,y)=\frac{\partial }{\partial y}e^y=e^y \\ f_{yx}(x,y)&=\frac{\partial }{\partial x}f_y(x,y)=\frac{\partial }{\partial x}e^x=e^x \end{aligned}

이므로 두 값은 서로 같지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

No such f(x,y)f(x,y) exists, because if it were to exist, then we would have that fxy(x,y)=fyx(x,y)f_{xy}(x,y)=f_{yx}(x,y). But

fxy(x,y)=∂∂yfx(x,y)=∂∂yey=eyfyx(x,y)=∂∂xfy(x,y)=∂∂xex=ex\begin{aligned} f_{xy}(x,y)&=\frac{\partial }{\partial y}f_x(x,y)=\frac{\partial }{\partial y}e^y=e^y \\ f_{yx}(x,y)&=\frac{\partial }{\partial x}f_y(x,y)=\frac{\partial }{\partial x}e^x=e^x \end{aligned}

are not equal.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 4.3절 · 4번
# 편도함수계산기본자동 분류