이 점들에서 z0 의 값은 각각 0, e−1, −e−1, −e−1, e−1 이다. 따라서 수평인 접평면은 z=0, z=e−1, z=−e−1 이다.
곡면의 가장 높은 점과 가장 낮은 점에서는 접평면이 수평이다.
따라서 z의 최댓값과 최솟값은 각각 e−1 과 −e−1 이다.
원본 교재 풀이(영어)
Let (x0,y0,z0) be any point on the surface. A vector
normal to the surface at (x0,y0,z0) is
The tangent plane to the surface at (x0,y0,z0) is horizontal
if and only if this vector is vertical, which is the case
if and only if its x- and y-components are
zero, which in turn is the case if and only if
y0(1−x02)=0 and x0(1−y02)=0⟺{y0=0 or x0=1 or x0=−1} and {x0=0 or y0=1 or y0=−1}⟺(x0,y0)=(0,0) or (1,1) or (1,−1) or (−1,1) or (−1,−1)
The values of z0 at these points are 0, e−1, −e−1, −e−1
and e−1, respectively. So the horizontal tangent planes are
z=0, z=e−1 and z=−e−1.
At the highest and lowest points of the surface, the tangent plane is horizontal.
So the largest and smallest values of z are e−1 and −e−1, respectively.
(a) 점 (0,2,1) 에서 곡면 S 의 접평면과 법선을 구하세요.
(b) S 를 정의하는 방정식은 (x,y,z) 가 (0,2,1) 근처에 있을 때 z 를 x 와 y 의 함수로 음함수 꼴로 정의한다. ∂x∂z 와
∂y∂z 에 대한 식을 구하세요. (x,y,z)=(0,2,1) 에서 ∂y∂z 의 값을 구하세요.
(c) ∂x∂y∂2z 에 대한 식을 구하세요.
영어 원문 보기
Let S be the surface
xy−2x+yz+x2+y2+z3=7
(a) Find the tangent plane and normal line to the surface S
at the point (0,2,1).
(b) The equation defining S implicitly defines z as a
function of x and y for (x,y,z) near (0,2,1). Find expressions for
∂x∂z and
∂y∂z. Evaluate
∂y∂z at (x,y,z)=(0,2,1).
(c) Find an expression for
∂x∂y∂2z.
(a) 방정식이 x2+z2=10 인 곡면에 수직이고 점
(1,1,3) 에서의 벡터를 구하세요.
(b) (a)의 곡면과 곡면 y2+z2=10 의 교선인 곡선에 접하고 같은 점에서의
벡터를 구하세요.
(c) 그 점에서 그 곡선에 접하는 직선의 매개변수 방정식을 구하세요.
영어 원문 보기
(a) Find a vector perpendicular at the point
(1,1,3) to the surface with equation x2+z2=10.
(b) Find a vector tangent at the same point to the curve of
intersection of the surface in part (a) with surface y2+z2=10.
(c) Find parametric equations for the line tangent to that curve
at that point.
(a) ∂x∂z, ∂y∂z 를 x, y,
z 의 함수로 나타내는 식을 구하세요.
(b) (1,1,2) 에서 ∂x∂z, ∂y∂z 의 값을 구하세요.
(c) 측정에는 오차가 있어서 x=1±0.03 이고
y=1±0.02 입니다.
이때 z 를 측정할 때의 최대 오차를 구하세요.
(d) 한 입자가 이 곡면 위를 움직이는데, 그 경로를 xy 평면에 사영한 것이 각 θ 에 대하여
x(θ)=1+cosθ,y(θ)=sinθ
로 주어지고, 점 A:x=2,y=0 에서 점 B:x=1,y=1 까지 움직입니다.
점 A 와 B 에서 dθdz 를 구하세요.
영어 원문 보기
Consider the surface given by:
z3−xyz2−4x=0.
(a) Find expressions for ∂x∂z, ∂y∂z as functions of x, y,
z.
(b) Evaluate ∂x∂z, ∂y∂z at (1,1,2).
(c) Measurements are made with errors, so that x=1±0.03 and
y=1±0.02.
Find the corresponding maximum error in measuring z.
(d) A particle moves over the surface along the path whose projection in the
xy–plane is given in terms of the angle θ as
x(θ)=1+cosθ,y(θ)=sinθ
from the point A:x=2,y=0 to the point B:x=1,y=1.
Find dθdz at points A and B.
정답·풀이 보기
(a) 주어진 조건에서
z(x,y)3−xyz(x,y)2−4x=0
이 모든 (x,y) ((1,1) 에 충분히 가까운)에 대해 성립한다.
이 방정식의 양변을 x 에 대해 미분하면
(a) x=1, y=e 이고, x 와 y 를 각각 측정할 때 크기 0.1 의 오차가
생긴다고 하자. 이로 인해 f(x,y) 에 생길 수 있는 최대 오차를 어림하세요.
(b) 함수 f 의 그래프는 R3 안에 있고, 점 (1,e,1) 은
그 그래프 위에 있다. 그 점에서 그래프에 수직인 영벡터가 아닌 벡터를 하나 구하세요.
영어 원문 보기
Consider the function f that maps each point (x,y) in R2
to ye−x.
(a) Suppose that x=1 and y=e, but errors of size 0.1 are
made in measuring each of x and y. Estimate the maximum error
that this could cause in f(x,y).
(b) The graph of the function f sits in R3 , and the point (1,e,1)
lies on that graph. Find a nonzero vector that is perpendicular to that
graph at that point.
정답·풀이 보기
(x,y)=(1,e) 에서 f(x,y)=ye−x 의 1계 편도함수가 필요하다. 다음과 같다.
(a) ∂x∂z, ∂y∂z 를 x, y, z 로 나타내세요.
(b) (x,y,z)=(2,−1/2,1) 에서 ∂x∂z 와 ∂y∂z 의 값을 구하세요.
(c) x 가 2 에서 1.94 로 감소하고,
y 가 −0.5 에서 −0.4 로 증가할 때,
z 가 1 에서 변하는 양을 어림하세요.
(d) 점 (2,−1/2,1) 에서 이 곡면의 접평면의 방정식을 구하세요.
영어 원문 보기
A surface is defined implicitly by z4−xy2z2+y=0.
(a) Compute ∂x∂z, ∂y∂z in terms of x, y, z.
(b) Evaluate ∂x∂z and ∂y∂z at (x,y,z)=(2,−1/2,1).
(c) If x decreases from 2 to 1.94, and
y increases from −0.5 to −0.4,
find the approximate change in z from 1.
(d) Find the equation of the tangent plane to the surface at the point
(2,−1/2,1).
정답·풀이 보기
(a)
모든 x,y 에 대해 ((x,y,z) 가 (2,−1/2,1) 근처일 때),
함수 z(x,y) 는 다음을 만족한다.
곡면 z=f(x,y) 는 (x,y,z)=(1,3,1) 에서 편도함수 ∂x∂f=3 과
∂y∂f=−2 를 갖는다.
(a) x 가 1 에서 1.2 로 증가하고 y 가 3 에서 2.6 으로 감소할 때,
선형 근사를 이용하여 z 의 변화량을 구하세요.
(b) 점 (1,3,1) 에서 이 곡면의 접평면의 방정식을 구하세요.
영어 원문 보기
A surface z=f(x,y) has derivatives ∂x∂f=3 and
∂y∂f=−2 at (x,y,z)=(1,3,1).
(a) If x increases from 1 to 1.2, and y decreases from 3 to 2.6,
find the change in z using a linear approximation.
(b) Find the equation of the tangent plane to the surface at the point (1,3,1).
여기서 p, V, T 는 각각 압력, 부피, 온도를 나타낸다.
이 기체가 현재 압력 1, 부피 2, 온도 5 인 상태라고 하자. p 가 0.2 만큼, T 가 0.3 만큼 증가할 때 부피의 변화량을 어림하세요.
영어 원문 보기
According to van der Waal's equation, a gas satisfies the equation
(pV2+16)(V−1)=TV2,
where p, V and T denote pressure, volume and temperature respectively.
Suppose the gas is now at pressure 1, volume 2 and temperature 5. Find the
approximate change in its volume if p is increased by 0.2 and T is increased by 0.3.
답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
부피를 압력과 온도의 함수 V(p,T) 로 생각하자. 이 함수는 (적어도 p≈1, T≈5, V≈2 일 때) 다음 방정식에 의해 음함수로 결정된다.
(pV(p,T)2+16)(V(p,T)−1)=TV(p,T)2(∗)
V 의 변화량을 어림하기 위해 p=1, T=5 에서 V(p,T) 의 선형 근사를 이용한다. 그러려면 편도함수 Vp(1,5) 와 VT(1,5) 가 필요하다. 방정식 (∗) 는 1 에 가까운 모든 p 와 5 에 가까운 모든 T 에 대해 성립하므로, (∗) 의 양변을 p 에 대해 미분하면
Think of the volume as being the function V(p,T) of pressure and temperature
that is determined implicitly (at least for p≈1, T≈5 and V≈2) by the equation
(pV(p,T)2+16)(V(p,T)−1)=TV(p,T)2(∗)
To determine the approximate change in V, we will use the linear
approximation to V(p,T) at p=1, T=5. So we will need the
partial derivatives Vp(1,5) and VT(1,5). As the equation (∗)
is valid for all p near 1 and T near 5, we may differentiate (∗)
with respect to p, giving
(V2+2pVVp)(V−1)+(pV2+16)Vp=2TVVp
and we may also differentiate (∗) with respect to T, giving
(a) (x,y)=(2,1) 인 점에서 그래프 z=f(x,y) 에 접하는 접평면의 방정식을 구하세요.
(b) (a)에서 구한 접평면을 이용하여 f(1.99,1.01) 의 값에 대한 접평면 근삿값을 구하세요.
영어 원문 보기
Consider the function f(x,y)=e−x2+4y2.
(a) Find the equation of the tangent plane to the graph z=f(x,y) at the
point where (x,y)=(2,1).
(b) Find the tangent plane approximation to the value of f(1.99,1.01) using the
tangent plane from part (a).
(a) 점 (0,1) 에서 함수 z=f(x,y) 의 선형 근사를 이용하여
f(0.1,1.2) 의 값을 어림하세요.
(b) 점 P 에서 z=f(x,y) 의 그래프에 접하는 접평면이 평면 2x+2y−z=3 과 평행하도록 하는, z=f(x,y) 의 그래프 위의 점 P(a,b,c) 를 구하세요.
영어 원문 보기
Let z=f(x,y)=ln(4x2+y2).
(a) Use a linear approximation of the function z=f(x,y) at (0,1) to estimate
f(0.1,1.2).
(b) Find a point P(a,b,c) on the graph of z=f(x,y) such that
the tangent plane to the graph of z=f(x,y) at the point P is parallel to the plane 2x+2y−z=3.
(b)
The point (a,b,c) is on the surface z=f(x,y) if and only if
c=f(a,b)=ln(4a2+b2)
Note that this forces 4a2+b2 to be nonzero.
The tangent plane to the surface z=f(x,y) at the point (a,b,c)
is parallel to the plane 2x+2y−z=3 if and only if
⟨2,2,−1⟩ is a normal vector for the tangent plane.
That is, there is a nonzero number t such that
For the z–coordinates to be equal, t must be 1.
Then, for the x– and y–coordinates to be equal, we need
4a2+b28a4a2+b22b=2=2
Note that these equations force both a and b to be nonzero.
Dividing these equations gives 2b8a=1 and hence b=4a.
Substituting b=4a into either of the two equations gives
(a) 곡면
x2z3+ysin(πx)=−y2 위의 점 P=(1,1,−1) 에서의 접평면의 방정식을 구하세요.
(b) x2z3+ysin(πx)=−y2 에 의해 z 가 음함수로 정의되어 있다고 하자.
점 P=(1,1,−1) 에서 ∂x∂z 의 값을 구하세요.
(c) z 를 (ii)에서와 같이 방정식 x2z3+ysin(πx)=−y2 으로 정의되는 같은 음함수라고 하자. x=0.97, y=1 일 때,
z 의 근삿값을 구하세요.
영어 원문 보기
(a) Find the equation of the tangent plane to the surface
x2z3+ysin(πx)=−y2 at the point P=(1,1,−1).
(b) Let z be defined implicitly by x2z3+ysin(πx)=−y2.
Find ∂x∂z at the point P=(1,1,−1).
(c) Let z be the same implicit function as in part (ii), defined by
the equation x2z3+ysin(πx)=−y2. Let x=0.97, and y=1.
Find the approximate value of z.
정답·풀이 보기
(a) 이 곡면의 방정식은 G(x,y,z)=x2z3+ysin(πx)+y2=0 이다.
따라서 점 (1,1−1) 에서 곡면의 법선 벡터는
곡면 x4+y4+z4+xyz=17 은 점 (0,1,2) 를 지나고,
이 점 근처에서 이 곡면은 x 를 y 와 z 의 함수 x=F(y,z) 로 정한다.
(a) (x,y,z)=(0,1,2) 에서 Fy 와 Fz 를 구하세요.
(b) 접평면 근사(선형근사, 1차 근사 또는 미분 근사라고도 한다)를 이용하여, 점 (x,1.01,1.98) 이 곡면 위에 있도록 하는 x (0 근처)의 근삿값을 구하세요.
영어 원문 보기
The surface x4+y4+z4+xyz=17 passes through (0,1,2),
and near this point the surface determines x as a function, x=F(y,z),
of y and z.
(a) Find Fy and Fz at (x,y,z)=(0,1,2).
(b) Use the tangent plane approximation (also known as linear,
first order or differential approximation) to find the approximate value
of x (near 0) such that (x,1.01,1.98) lies on the surface.
정답·풀이 보기
(a) y=1, z=2 근처의 모든 y 와 z 에 대해 함수 F(y,z) 는 F(y,z)4+y4+z4+F(y,z)yz=17 을 만족한다.
이 등식에 ∂y∂ 와 ∂z∂ 를 각각 적용하면 다음과 같다.