문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 미분법

음함수의 미분법

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

Active Calculus · 2.7절 · 13번우리말 번역

방정식 sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1 로 주어진 곡선에 대하여, 점 (π2,π2)(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}) 에서 곡선에 그은 접선의 방정식을 구하세요.

영어 원문 보기

For the curve given by the equation sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1, find the equation of the tangent line to the curve at the point (π2,π2)(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}).

정답·풀이 보기

먼저 곡선에 접하는 직선의 기울기, 즉 dydx\frac{dy}{dx} 를 구해야 한다. 이를 위해 yy 를 xx 의 함수로 보고 방정식의 양변을 xx 에 대해 미분하면 다음을 얻는다.

ddx(sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y))=ddx(1)cos⁡(x+y)(1+dydx)−sin⁡(x−y)(1−dydx)=0 .\begin{aligned}\frac{d}{dx} \left( \sin(x+y) + \cos(x-y) \right) &= \frac{d}{dx}(1) \\ \cos(x+y) \left(1+\frac{dy}{dx}\right) - \sin(x-y)\left(1-\frac{dy}{dx}\right) &= 0\end{aligned}\,. 좌변을 전개하면

cos⁡(x+y)+cos⁡(x+y)dydx−sin⁡(x−y)+sin⁡(x−y)dydx=0 .\cos(x+y) + \cos(x+y)\frac{dy}{dx} - \sin(x-y) + \sin(x-y)\frac{dy}{dx} = 0\,. 오른쪽 두 항에서 dydx\frac{dy}{dx} 를 공통인수로 묶어 내고 나머지 두 항을 우변으로 이항하면

dydx(cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y))=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y) .\frac{dy}{dx} \left(\cos(x+y) + \sin(x-y) \right) = \sin(x-y) - \cos(x+y)\,. 따라서

dydx=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y)cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y) .\frac{dy}{dx} = \frac{\sin(x-y) - \cos(x+y)}{\cos(x+y) + \sin(x-y)}\,. 점 (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) 에서

dydx∣(π2,π2)=sin⁡(0)−cos⁡(π)cos⁡(π)+sin⁡(0)=−1 \frac{dy}{dx}\biggm|_{\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)} = \frac{\sin(0)-\cos(\pi)}{\cos(\pi) + \sin(0)} = -1\, 이다. 따라서 점 (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) 에서 곡선에 그은 접선의 방정식은 y=π2−(x−π2)y = \frac{\pi}{2} - \left(x-\frac{\pi}{2}\right) 이다. sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1 로 정의된 곡선의 일부와 점 (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) 에서의 접선이 다음 그림에 나타나 있다.

이 그림에 대체 텍스트를 추가하세요.

원본 교재 풀이(영어)

First we need to find the slope of the line tangent to the curve, or dydx\frac{dy}{dx}. To do so, we differentiate both sides of the equation with respect to xx, treating yy as a function of xx to obtain

ddx(sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y))=ddx(1)cos⁡(x+y)(1+dydx)−sin⁡(x−y)(1−dydx)=0 .\begin{aligned}\frac{d}{dx} \left( \sin(x+y) + \cos(x-y) \right) &= \frac{d}{dx}(1) \\ \cos(x+y) \left(1+\frac{dy}{dx}\right) - \sin(x-y)\left(1-\frac{dy}{dx}\right) &= 0\end{aligned}\,. Distributing on the left side of the equation,

cos⁡(x+y)+cos⁡(x+y)dydx−sin⁡(x−y)+sin⁡(x−y)dydx=0 .\cos(x+y) + \cos(x+y)\frac{dy}{dx} - \sin(x-y) + \sin(x-y)\frac{dy}{dx} = 0\,. Removing a factor of dydx\frac{dy}{dx} from two terms on the right and moving the other two terms to the righthand side,

dydx(cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y))=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y) .\frac{dy}{dx} \left(\cos(x+y) + \sin(x-y) \right) = \sin(x-y) - \cos(x+y)\,. Therefore,

dydx=sin⁡(x−y)−cos⁡(x+y)cos⁡(x+y)+sin⁡(x−y) .\frac{dy}{dx} = \frac{\sin(x-y) - \cos(x+y)}{\cos(x+y) + \sin(x-y)}\,. At the point (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) we have that

dydx∣(π2,π2)=sin⁡(0)−cos⁡(π)cos⁡(π)+sin⁡(0)=−1 .\frac{dy}{dx}\biggm|_{\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)} = \frac{\sin(0)-\cos(\pi)}{\cos(\pi) + \sin(0)} = -1\,. Therefore, the equation of the line tangent to the curve at the point (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) is y=π2−(x−π2)y = \frac{\pi}{2} - \left(x-\frac{\pi}{2}\right). A portion of the graph of the curve defined by sin⁡(x+y)+cos⁡(x−y)=1\sin(x+y) + \cos(x-y) = 1 and the tangent line to the curve at the point (π2,π2)\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) are shown in the following figure.

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한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 1권 · 3.8절 · 22번우리말 번역

방정식 tan⁡−1(x+y)=x2+π4{\tan }^{-1}(x+y)={x}^{2}+\frac{\pi }{4} 의 그래프 위의 점 (0,1)(0,1) 에서의 접선의 방정식을 구하세요.

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y=−x+1y=-x+1

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