유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
83문제 · 4 / 5쪽
61.CLP-3 · 2.5절 · 11번대학 수준우리말 번역
곡면 x2+9y2+4z2=17 위의 점 중에서 접평면이 평면 x−8z=0 과 평행한 점을 모두 구하세요.
영어 원문 보기
Find all the points on the surface x2+9y2+4z2=17
where the tangent plane is parallel to the plane x−8z=0.
정답·풀이 보기
곡면 x2+9y2+4z2=17 의 점 (x,y,z) 에서의 법선벡터는 ⟨2x,18y,8z⟩ 이다.
평면 x−8z=0 의 법선벡터는 ⟨1,0,−8⟩ 이다.
따라서 ⟨2x,18y,8z⟩ 가 ⟨1,0,−8⟩ 과 평행해야 하며, 즉 ⟨1,0,−8⟩ 의 0이 아닌 상수배여야 한다. 이는 x=0 이고 y=0, z=−2x 일 때마다 성립한다. 또한 (x,y,z) 가 곡면
x2+9y2+4z2=17 위에 있어야 한다. 따라서 y=0, z=−2x 이고
17=x2+9y2+4z2=x2+4(−2x)2=17x2⟹x=±1
이어야 한다.
따라서 조건을 만족하는 점은 ±(1,0,−2) 이다.
원본 교재 풀이(영어)
A normal vector to the surface x2+9y2+4z2=17
at the point (x,y,z) is ⟨2x,18y,8z⟩.
A normal vector to the plane x−8z=0 is ⟨1,0,−8⟩.
So we want ⟨2x,18y,8z⟩ to be parallel to
⟨1,0,−8⟩, i.e. to be a nonzero constant times
⟨1,0,−8⟩. This is the case whenever y=0 and z=−2x
with x=0. In addition, we want (x,y,z) to lie on the surface
x2+9y2+4z2=17. So we want y=0, z=−2x and
쌍곡면 z2=4x2+y2−1 위의 점 중에서 접평면이 평면 2x−y+z=0 과 평행한 점을 모두 구하세요.
영어 원문 보기
Find all points on the hyperboloid z2=4x2+y2−1
where the tangent plane is parallel to the plane 2x−y+z=0.
정답·풀이 보기
(x0,y0,z0) 을 쌍곡면 z2=4x2+y2−1 위의 점으로서 접평면이 평면 2x−y+z=0 과 평행한 점이라 하자. 평면 2x−y+z=0 의 법선벡터는 ⟨2,−1,1⟩ 이다. 쌍곡면은 G(x,y,z)=4x2+y2−z2−1 이고 ∇G(x,y,z)=⟨8x,2y,−2z⟩ 이므로, (x0,y0,z0) 에서 쌍곡면의 법선벡터는 ∇G(x0,y0,z0)=⟨8x0,2y0,−2z0⟩ 이다.
따라서 (x0,y0,z0) 이 주어진 조건을 만족할 필요충분조건은 다음을 만족하는 0이 아닌 t 가 존재하는 것이다.
Let (x0,y0,z0) be a point on the hyperboloid z2=4x2+y2−1
where the tangent plane is parallel to the plane 2x−y+z=0. A normal vector
to the plane 2x−y+z=0 is ⟨2,−1,1⟩. Because the hyperboloid is
G(x,y,z)=4x2+y2−z2−1 and ∇G(x,y,z)=⟨8x,2y,−2z⟩,
a normal vector to the hyperboloid at (x0,y0,z0) is
∇G(x0,y0,z0)=⟨8x0,2y0,−2z0⟩.
So (x0,y0,z0) satisfies the required conditions if and only if there is a nonzero t obeying
⟨8x0,2y0,−2z0⟩=t⟨2,−1,1⟩ and z02=4x02+y02−1⟺x0=4t,y0=z0=−2t and z02=4x02+y02−1⟺4t2=4t2+4t2−1 and x0=4t,y0=z0=−2t⟺t=±2(x0,y0,z0)=±(21,−1,−1)
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.
직각삼각형의 한 변의 길이를 측정했더니 3 이고 최대 오차는 ±0.1 이며, 다른 한 변의 길이는 4 이고 최대 오차는 ±0.2 이다.
선형 근사를 이용하여 이 직각삼각형의 빗변의 길이를 계산할 때 생길 수 있는 최대 오차를 어림하세요.
영어 원문 보기
One side of a right triangle is measured to be 3 with a maximum
possible error of ±0.1, and the other side is measured to be
4 with a maximum possible error of ±0.2.
Use the linear approximation to estimate the maximum possible error
in calculating the length of the hypotenuse of the right triangle.
답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
두 변의 길이를 x, y 라 하면 x=3±0.1,
y=4±0.2 이다. 그러면 빗변의 길이는
f(x,y)=x2+y2 이다. 다음과 같다.
저항이 R1, R2 인 두 저항을 병렬로 연결하면, 합성 저항 R 은 방정식 R1=R11+R21 을 만족시킨다. 선형 근사를 이용하여 R1 이 2 옴에서 1.9 옴으로 감소하고 R2 가 8 옴에서 8.1 옴으로 증가할 때 R 의 변화량을 어림하세요.
영어 원문 보기
If two resistors of resistance R1 and R2 are wired in parallel,
then the resulting resistance R satisfies the equation
R1=R11+R21. Use the linear
approximation to estimate the change in R if R1 decreases from
2 to 1.9 ohms and R2 increases from 8 to 8.1 ohms.
로 주어진다. 여기서 s 는 비열이고 r 는 밀도이다. (s,r) 를 측정하면 대략 (2,2) 일 것으로 예상하며, P 의 값을 가장 정확하게 얻고자 한다.
s 와 r 를 측정하는 방법은 두 가지가 있다. 방법 1 은 s 의 오차가 ±0.01 이고 r 의 오차가 ±0.1 이며, 방법 2 는 s 와 r 모두 오차가 ±0.02 이다.
방법 1 과 방법 2 중 어느 것을 사용해야 하는지 판단하세요. 이유를 자세히 설명하세요.
영어 원문 보기
The pressure in a solid is given by
P(s,r)=sr(4s2−r2−2)
where s is the specific heat and r is the density. We expect to measure
(s,r) to be approximately (2,2) and would like to have the most
accurate value for P.
There are two different ways to measure s and r. Method 1
has an error in s of ±0.01 and an error in r of ±0.1,
while method 2 has an error of ±0.02 for both s and r.
Should we use method 1 or method 2? Explain your reasoning carefully.
정답·풀이 보기
(2,2) 에서 P(s,r) 의 선형 근사는
P(s,r)≈P(2,2)+Ps(2,2)(s−2)+Pr(2,2)(r−2)
이다.
P(2,2)Ps(2,2)Pr(2,2)=(2)(2)[4(2)2−(2)2−2]=40(which we don’t actually need) =[12s2r−r3−2r]s=r=2=84=[4s3−3sr2−2s]s=r=2=4
이므로 선형 근사는
P(s,r)≈40+84(s−2)+4(r−2)
이다.
방법 1에서 P 의 최대 오차의 크기는 (근사적으로) 많아야
84(0.01)+4(0.1)=1.24
이다.
방법 2에서 P 의 최대 오차의 크기는 (근사적으로) 많아야
84(0.02)+4(0.02)=1.76
이다.
따라서 방법 1이 더 좋다.
원본 교재 풀이(영어)
The linear approximation to P(s,r) at (2,2) is
P(s,r)≈P(2,2)+Ps(2,2)(s−2)+Pr(2,2)(r−2)
As
P(2,2)Ps(2,2)Pr(2,2)=(2)(2)[4(2)2−(2)2−2]=40(which we don’t actually need) =[12s2r−r3−2r]s=r=2=84=[4s3−3sr2−2s]s=r=2=4
the linear approximation is
P(s,r)≈40+84(s−2)+4(r−2)
Under method 1, the maximum error in P will have magnitude
at most (approximately)
84(0.01)+4(0.1)=1.24
Under method 2, the maximum error in P will have magnitude
at most (approximately)
(a) ∂x∂z 를 구하세요.
(b) f(−1,1)<0 일 때, 함수
z=f(x,y) 의 (−1,1) 에서의 선형 근사를 구하세요.
(c) f(−1,1)<0 일 때, (b)의 선형 근사를 이용하여 f(−1.02,0.97) 을 어림하세요.
영어 원문 보기
Suppose that a function z=f(x,y) is implicitly defined by an equation:
xyz+x+y2+z3=0
(a) Find ∂x∂z.
(b) If f(−1,1)<0, find the linear approximation of the function
z=f(x,y) at (−1,1).
(c) If f(−1,1)<0, use the linear approximation in (b) to approximate f(−1.02,0.97).
삼각형의 두 변과 그 끼인각을 측정하였더니 각각 3±.1m, 4±.1m, 90±1∘ 이었다. 이때 코사인법칙 C2=A2+B2−2ABcosθ 를 이용하여 셋째 변의 길이를 계산한다.
계산한 C 의 값에서 생기는 최대 오차의 근삿값을 구하세요.
영어 원문 보기
Two sides and the enclosed angle of a triangle are measured to be
3±.1m, 4±.1m and 90±1∘ respectively. The length of the
third side is then computed using the cosine law C2=A2+B2−2ABcosθ.
What is the approximate maximum error in the computed value of C?
답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
C(A,B,θ)=A2+B2−2ABcosθ 라 하자. 그러면
C(3,4,2π)=5 이다. C2=A2+B2−2ABcosθ 를 미분하면
(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∂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.