가 년도의 어떤 사람의 투자 포트폴리오 가치(단위: 천 달러)를 나타낸다고 하자. 여기서 은 2010년 1월 1일에 해당한다.
(a) 2012년 1월 1일에 포트폴리오의 가치는 순간적으로 어떤 비율로 변하고 있습니까? 답에 단위를 포함하세요. (b) 의 값을 구하세요. 이 양의 단위는 무엇이며, 이것은 포트폴리오의 가치가 어떻게 변하고 있는지에 대해 무엇을 알려 줍니까? (c) 구간 에서 함수 의 그래프를 그리고, 문제의 상황에 맞게 그 변화 양상을 설명하세요. 그런 다음 함수 와 의 그래프, 그리고 그 도함수 와 의 그래프를 비교하세요. 항 는 함수 의 변화 양상에 어떤 영향을 줍니까?
영어 원문 보기
Suppose that represents the value of a person's investment portfolio in thousands of dollars in year , where corresponds to January 1, 2010.
(a) At what instantaneous rate is the portfolio's value changing on January 1, 2012? Include units on your answer. (b) Determine the value of . What are the units on this quantity and what does it tell you about how the portfolio's value is changing? (c) On the interval , graph the function and describe its behavior in the context of the problem. Then, compare the graphs of the functions and , as well as the graphs of their derivatives and . What is the impact of the term on the behavior of the function ?
정답·풀이 보기
(a) 2012년 1월 1일은 인 순간에 해당하므로 를 계산한다. 먼저 합의 법칙과 상수배 법칙에 의해 임을 알 수 있다. 따라서 이다. 는 천 달러 단위로, 는 년 단위로 측정되므로, 2012년 1월 1일에 포트폴리오의 가치는 1년당 달러의 비율로 감소하고 있음을 알 수 있다.
(b) 이므로 이고, 따라서 이며 단위는 “천 달러/년/년”이다. 이는 인 시점 부근에서 포트폴리오의 가치가 감소하고 있으며 동시에 가치 함수가 위로 볼록임을 뜻한다. 더 구체적으로, 인 순간에 은 감소하고 있고, 도함수의 값은 다음 1년 동안 약 천 달러/년만큼 감소할 것으로 예상된다. 다시 말해 포트폴리오의 가치는 감소하고 있을 뿐만 아니라, 해가 지날수록 더 빠르게 감소할 것으로 예상된다.
(c) 아래 그림에는 와 의 그래프와 각각에 대응하는 도함수의 그래프가 나타나 있다. 함수 는 순수한 지수함수로서 항상 증가하며 증가하는 비율도 계속 커진다. 에 항 를 더하여 함수 를 만들면 포트폴리오 가치에 변동성이 더해진다. 사인함수가 진동하는 성질 때문에 주식 가치뿐만 아니라 그 변화율에도 변동이 생긴다. 또한 시간이 지나 의 값이 커질수록 의 영향은 줄어듦을 알 수 있다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) January 1, 2012 corresponds to the instant , so we compute . First, we observe by the sum and constant multiple rules that . Thus, . Since is measured in thousands of dollars and in years, we know that the portfolio's value is decreasing at a rate of dollars per year on January 1, 2012.
(b) Since , it follows that , and thus , with units “thousands of dollars per year per year”. This means that around the time that , the portfolio's value is decreasing at while the value function is concave down. More specifically, we know that is decreasing at the moment and expect the derivative's value to decrease by about thousand dollars per year over the course of the next year. In other words, the portfolio's value is not only decreasing, but we expect it to decrease more rapidly as the year goes on.
(c) In the figure below, we see plots of both and along with their corresponding derivatives. We see that the function is a purely exponential function that always increases at an increasing rate. By adding the term to to create the function , we add volatility to the value of the portfolio: the oscillating nature of the sine function not only creates variance in the stock's value, but also in its rate of change. We also observe that as time progresses and the value of increases, the effect of lessens.
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