연습문제 31–34에서 , , , , 를 구하세요.
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In Exercises 31–34, find , , , and .
문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 다변수 미분
한 변수만 움직여 미분하는 편도함수와 고계 편도함수를 구한다
유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
94문제 · 5 / 5쪽
연습문제 31–34에서 , , , , 를 구하세요.
In Exercises 31–34, find , , , and .
연습문제 31–34에서 , , , , 를 구하세요.
In Exercises 31–34, find , , , and .
당신은 기복이 있는 지형을 가로지르고 있습니다. 축은 하늘을 향해 곧장 위쪽, 양의 축은 정남쪽, 양의 축은 정동쪽이라고 합시다. 그러면 당신 주변의 지형은 방정식 로 나타나고, 당신은 점 에 있습니다. 함수 는 미분가능합니다.
이라고 합시다. 당신이 정상에 있을 수 있습니까? 설명하세요.
You are traversing an undulating landscape. Take the -axis to be straight up towards the sky, the positive -axis to be due south, and the positive -axis to be due east. Then the landscape near you is described by the equation , with you at the point . The function is differentiable.
Suppose . Is it possible that you are at a summit? Explain.
이면 가 에서 증가할 때 는 감소한다. 따라서 가 양인 방향으로 이동하면 내리막길이 된다. 이는 계곡의 가장 낮은 지점에 있지 않다는 뜻이다. 아직 내려갈 수 있기 때문이다. 한편 이므로, 가 조금 작은 음수 값에서 을 향해 증가할 때에도 는 감소한다. 따라서 에서 음의 방향으로 이동하면 높이 는 증가한다. 그러므로 당신은 국소적으로 가장 높은 지점에 있지 않다. 즉 정상에 있지 않다.
If , then decreases as increases from . Thus moving in the positive 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 , also decreases as increases towards from slightly negative values. Thus if you move in the negative -direction from , your height will increase. So you are not at a locally highest point—you're not at a summit.
이라고 하자. 정의로부터 직접 다음을 계산하세요.
(a) (b) (c)
Let
Compute, directly from the definitions,
(a) (b) (c)
(a) 정의에 의해
(b) 정의에 의해
(c) 정의에 의해
(a) By definition
(b) By definition
(c) By definition
다음 함수의 모든 1계 편도함수를 구하고, 주어진 점에서의 값을 구하세요.
(a) (b) (c)
Find all first partial derivatives of the following functions and evaluate them at the given point.
(a) (b) (c)
곡면 가 로 정의된다.
(a) , 를 , , 로 나타내어 구하세요. (b) 에서 와 의 값을 구하세요.
A surface is defined by .
(a) Compute , in terms of , , . (b) Evaluate and at .
(a) 는 다음을 만족시킨다고 주어졌다.
이는 모든 ( 근방)에 대해 성립한다. 를 에 대해 미분하면
이고, 인수 를 생략한 뒤 분자와 분모에 모두 를 곱하면
를 에 대해 미분하면
이고, 인수 를 생략한 뒤 분자와 분모에 모두 를 곱하면
(b) 일 때,
(a) We are told that obeys
for all (near ). Differentiating with respect to gives
or, dropping the arguments and multiplying both the numerator and denominator by ,
Differentiating with respect to gives
or, dropping the arguments and multiplying both the numerator and denominator by ,
(b) When ,
가 다음 식으로 서로 관계되어 있을 때, 에서 와 를 구하세요.
Find and at if are related by
네 변수 , , , 는 하나의 방정식 를 만족한다고 하였다. 따라서 이 변수들이 모두 독립인 것은 아니다. 대략 말하면, 이 중 세 변수를 독립변수로 보고, 주어진 방정식을 나머지 한 변수에 대해 선택한 세 독립변수의 함수로 풀 수 있다.
먼저 를 구하라고 하였다. 이는 , , 를 독립변수로 보고 를 다음을 만족하는 함수 로 보라는 뜻이다.
이는 에 충분히 가까운 모든 에 대해 성립한다. (E1)의 양변을 에 대해 미분하면 다음과 같다.
특히 에서는 다음과 같다.
이를 간단히 하면 다음과 같다.
다음으로 를 구하라고 하였다. 이는 , , 를 독립변수로 보고 를 다음을 만족하는 함수 로 보라는 뜻이다.
이는 에 충분히 가까운 모든 에 대해 성립한다. (E2)의 양변을 에 대해 미분하면 다음과 같다.
특히 에서는 다음과 같다.
이를 간단히 하면 다음과 같다.
We are told that the four variables , , , obey the single equation . So they are not all independent variables. Roughly speaking, we can treat any three of them as independent variables and solve the given equation for the fourth as a function of the three chosen independent variables.
We are first asked to find . This implicitly tells to treat , and as independent variables and to view as a function that obeys
for all sufficiently near . Differentiating (E1) with respect to gives
In particular, for ,
This simplifies to
We are then asked to find . This implicitly tells to treat , and as independent variables and to view as a function that obeys
for all sufficiently near . Differentiating (E2) with respect to gives
In particular, for ,
This simplifies to
, , , 라고 하자. 점 에서 를 구하세요.
Suppose that , , and . Find at the point .
미분계수의 정의를 이용하여 다음 함수에 대해 과 의 값을 구하세요.
Use the definition of the derivative to evaluate and for
를 일변수 미분가능한 임의의 함수라 하자. 으로 정의할 때, 등식
은 반드시 성립하는지 판단하세요.
Let be any differentiable function of one variable. Define . Is the equation
necessarily satisfied?
이므로
이다. 이는 (일반적인 일변수) 합성함수의 미분법에 의한 것이다. 따라서
이고, 가 미분가능하여 연쇄 법칙을 적용할 수 있다고 하면 이 미분방정식은 항상 성립한다.
As
by the (ordinary single variable) chain rule. So
and the differential equation is always satisfied, assuming that is differentiable, so that the chain rule applies.
함수
를 정의하자.
(a) 가능하면 과 의 값을 구하세요. (b) 는 에서 연속인지 판단하세요.
Define the function
(a) Evaluate, if possible, and . (b) Is continuous at ?
정의에 의해
이고
이다.
(b) 는 에서 두 편도함수가 모두 존재하지만 연속이 아니다. 이를 확인하기 위해 좌표를 에서 로 바꾸되 (분모)로 둔다. 물론 인 것과 인 것은 동치이다. 이제 가 보다 훨씬 작은 상태로 일 때 어떻게 되는지 보자. 예를 들어 이면
이다. 이 값은 에 따라 달라진다. 따라서 서로 다른 경로를 따라 에 접근하면 극한이 서로 다르다. (좌표를 바꾸지 않고도 으로 놓고 으로 보내면 같은 현상을 볼 수 있다.) 더 극단적으로, 으로 놓고 일 때를 보면
이다.
By definition
and
(b) is not continuous at , even though both partial derivatives exist there. To see this, make a change of coordinates from to with (the denominator). Of course, if and only if . Now watch what happens when with a lot smaller than . For example, . Then
This depends on . So approaching along different paths gives different limits. (You can see the same effect without changing coordinates by sending with .) Even more dramatically, watch what happens when with . Then
가능하다면, 이고 인 함수 를 구하세요.
Find, if possible, a function for which and .
그러한 는 존재하지 않는다. 만약 존재한다면 이어야 하기 때문이다. 그런데
이므로 두 값은 서로 같지 않다.
No such exists, because if it were to exist, then we would have that . But
are not equal.
주어진 편도함수를 구하세요.
(a) ; , , (b) ; , , , (c) , ,
Find the specified partial derivatives.
(a) ; , , (b) ; , , , (c) , ,
(a) 다음과 같다.
(b) 다음과 같다.
(c) 다음과 같다.
특히
(a) We have
(b) We have
(c) We have
In particular
주어진 편도함수를 구하세요.
(a) ; (b) ; (c) ;
Find the specified partial derivatives.
(a) ; (b) ; (c) ;
(a) 는 에 무관하므로 이고, 따라서
이다.
(b) , , 라 하자. 그러면
이므로
이다.
(c) 을 구하는 과정에서 와 는 모두 으로 고정된다. 따라서 이라 하면 이다. 이제
이고 이는 모든 에 대해 성립한다. 그러므로 모든 에 대해 이고 이다. 특히
이다.
(a) As is independent of , we have and hence
(b) Write , and . Then
As , we have
(c) In the course of evaluating , both and are held fixed at . Thus, if we set , then . Now
for all . So and for all . In particular,