문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 미분

다항함수의 미분법

먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.

Active Calculus · 2.1절 · 10번우리말 번역

함수 r(t)=ttr(t) = t^t 와 s(t)=arccos⁡(t)s(t) = \arccos(t) 를 생각합시다. 이 두 함수에 대해 r′(t)=tt(ln⁡(t)+1)r'(t) = t^t(\ln(t) + 1) 이고 s′(t)=−11−t2s'(t) = -\frac{1}{\sqrt{1-t^2}} 임이 주어져 있습니다. 이 도함수 공식이 어디에서 나오는지는 신경 쓰지 않아도 됩니다. 두 함수 모두 정의역을 0<t<10 < t < 1 로 제한하여 생각합니다.

(a) w(t)=3tt−2arccos⁡(t)w(t) = 3t^t - 2\arccos(t) 라 할 때, w′(t)w'(t) 를 구하세요. (b) 점 (12,w(12))(\frac{1}{2}, w(\frac{1}{2})) 에서 y=w(t)y = w(t) 의 접선의 방정식을 구하세요. (c) v(t)=tt+arccos⁡(t)v(t) = t^t + \arccos(t) 라 할 때, t=12t = \frac{1}{2} 인 순간에 vv 는 증가하는지 감소하는지 판단하세요. 그 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

Consider the functions r(t)=ttr(t) = t^t and s(t)=arccos⁡(t)s(t) = \arccos(t), for which you are given the facts that r′(t)=tt(ln⁡(t)+1)r'(t) = t^t(\ln(t) + 1) and s′(t)=−11−t2s'(t) = -\frac{1}{\sqrt{1-t^2}}. Do not be concerned with where these derivative formulas come from. We restrict our interest in both functions to the domain 0<t<10 < t < 1.

(a) Let w(t)=3tt−2arccos⁡(t)w(t) = 3t^t - 2\arccos(t). Determine w′(t)w'(t). (b) Find an equation for the tangent line to y=w(t)y = w(t) at the point (12,w(12))(\frac{1}{2}, w(\frac{1}{2})). (c) Let v(t)=tt+arccos⁡(t)v(t) = t^t + \arccos(t). Is vv increasing or decreasing at the instant t=12t = \frac{1}{2}? Why?

정답·풀이 보기

(a) ww 는 w(t)=3r(t)−2s(t)w(t) = 3r(t) - 2s(t) 의 꼴이므로, 합의 미분법과 상수배의 미분법에 의해 w′(t)=3r′(t)−2s′(t)w'(t) = 3r'(t) - 2s'(t) 이다. r′r' 과 s′s' 에 대해 주어진 정보를 적용하면 w′(t)=3tt(ln⁡(t)+1)+211−t2w'(t) = 3t^t(\ln(t) + 1) + 2\frac{1}{\sqrt{1-t^2}} 이다. (b) w(12)=3(12)12−2arccos⁡(12)=3⋅12−2⋅π3=32−2π3w(\frac{1}{2}) = 3(\frac{1}{2})^{\frac{1}{2}} - 2\arccos(\frac{1}{2}) = 3 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 2 \cdot \frac{\pi}{3} = \frac{3}{\sqrt{2}} - \frac{2\pi}{3} 이다. 마찬가지로, w′(12)=3(12)12(ln⁡(12)+1)+211−(12)2=32(ln⁡(12)+1)+43 .\begin{aligned}w'\left(\frac{1}{2}\right) &= 3\left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{1}{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) + 2\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{2})^2}} \\ &= \frac{3}{\sqrt{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) + \frac{4}{\sqrt{3}}\end{aligned}\,. 이 값들을 이용하면, 점 (12,w(12)(\frac{1}{2},w(\frac{1}{2}) 에서 ww 의 접선은 L(t)=w(12)+w′(12)(t−12)=(32−2π3)+(32(ln⁡(12)+1)+43)(t−12) L(t) = w\left(\frac{1}{2}\right) + w'\left(\frac{1}{2}\right)\left(t-\frac{1}{2}\right) = \left(\frac{3}{\sqrt{2}} - \frac{2\pi}{3}\right) + \left(\frac{3}{\sqrt{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) + \frac{4}{\sqrt{3}}\right)\left(t-\frac{1}{2}\right)\, 이다. (c) t=12t = \frac{1}{2} 에서 vv 가 증가하는지 감소하는지 판단하기 위해 v′(12)v'(\frac{1}{2}) 을 계산한다. 먼저 v′(t)=tt(ln⁡(t)+1)−11−t2v'(t) = t^t(\ln(t) + 1) - \frac{1}{\sqrt{1-t^2}} 이다. 따라서 v′(12)=(12)12(ln⁡(12)+1)−11−(12)2≈−0.93772 v'\left(\frac{1}{2}\right) = \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{1}{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) - \frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{2})^2}} \approx -0.93772\, 이다. v′(12)v'(\frac{1}{2}) 이 음수이므로 vv 는 t=12t = \frac{1}{2} 에서 감소한다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) We note that ww has the structure w(t)=3r(t)−2s(t)w(t) = 3r(t) - 2s(t), so by the sum and constant multiple rules, w′(t)=3r′(t)−2s′(t)w'(t) = 3r'(t) - 2s'(t). Applying the given information about r′r' and s′s', w′(t)=3tt(ln⁡(t)+1)+211−t2w'(t) = 3t^t(\ln(t) + 1) + 2\frac{1}{\sqrt{1-t^2}}. (b) We see that w(12)=3(12)12−2arccos⁡(12)=3⋅12−2⋅π3=32−2π3w(\frac{1}{2}) = 3(\frac{1}{2})^{\frac{1}{2}} - 2\arccos(\frac{1}{2}) = 3 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 2 \cdot \frac{\pi}{3} = \frac{3}{\sqrt{2}} - \frac{2\pi}{3}. Similarly, w′(12)=3(12)12(ln⁡(12)+1)+211−(12)2=32(ln⁡(12)+1)+43 .\begin{aligned}w'\left(\frac{1}{2}\right) &= 3\left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{1}{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) + 2\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{2})^2}} \\ &= \frac{3}{\sqrt{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) + \frac{4}{\sqrt{3}}\end{aligned}\,. Using these values, we find that the tangent line to ww at the point (12,w(12)(\frac{1}{2},w(\frac{1}{2}) is L(t)=w(12)+w′(12)(t−12)=(32−2π3)+(32(ln⁡(12)+1)+43)(t−12) .L(t) = w\left(\frac{1}{2}\right) + w'\left(\frac{1}{2}\right)\left(t-\frac{1}{2}\right) = \left(\frac{3}{\sqrt{2}} - \frac{2\pi}{3}\right) + \left(\frac{3}{\sqrt{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) + \frac{4}{\sqrt{3}}\right)\left(t-\frac{1}{2}\right)\,. (c) To determine whether vv is increasing or decreasing at t=12t = \frac{1}{2}, we compute v′(12)v'(\frac{1}{2}). First, v′(t)=tt(ln⁡(t)+1)−11−t2v'(t) = t^t(\ln(t) + 1) - \frac{1}{\sqrt{1-t^2}}. Hence, v′(12)=(12)12(ln⁡(12)+1)−11−(12)2≈−0.93772 .v'\left(\frac{1}{2}\right) = \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{1}{2}}\left(\ln\left(\frac{1}{2}\right) + 1\right) - \frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{2})^2}} \approx -0.93772\,. Since v′(12)v'(\frac{1}{2}) is negative, vv is decreasing at t=12t = \frac{1}{2}.

한 번 더 — 비슷한 문제CLP-1 · 2.6절 · 11번우리말 번역

(2−x23x2+5)\left(\dfrac{2-x^2}{3x^2+5}\right) 의 도함수를 구하세요.

답 쓰고 채점
다 풀었으면 정답 확인

몫의 미분법을 이용한다:

(3x2+5)(−2x)−(2−x2)(6x)(3x2+5)2=−22x(3x2+5)2\begin{aligned} \frac{(3x^2+5)(-2x) - (2-x^2)(6x)}{(3x^2+5)^2}=\frac{-22x}{(3x^2+5)^2} \end{aligned}

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