하나 이상의 매개변수에 따라 달라지는 각 함수족에 대해, 주어진 구간에서 그 함수의 최댓값과 최솟값을 구하세요.
(a) , () (b) , () (c) , () (d) , ()
영어 원문 보기
For each family of functions that depends on one or more parameters, determine the function's absolute maximum and absolute minimum on the given interval.
(a) , () (b) , () (c) , () (d) , ()
정답·풀이 보기
(a) 에서 가 주어졌으므로, 먼저 에 속하는 의 임계수를 구한다. 이므로 는 에서 임계수를 가진다. 음의 임계수는 구간 밖에 있고, 양의 임계수는 이므로 구간 안에 있다. 양 끝점과 구간 안의 임계수에서 의 값을 구하면 , , 이다. 따라서 에서 의 최댓값은 이고 최솟값은 이다. (b) 에서 가 주어졌으므로, 먼저 주어진 구간에 속하는 의 임계수를 구한다. 곱의 미분법에 의해 이다. 인수분해하면 이므로 의 임계수는 하나뿐이다. 이므로 이고, 따라서 임계수는 구간 안에 있다. 양 끝점과 임계수에서 의 값을 구하면 다음과 같다.
- 따라서 의 최댓값은 이고 최솟값은 이다. (c) 에서 에 대해, 먼저 이다. 와 는 모두 양수이고 모든 의 값에 대해 도 양수이므로, 모든 의 값에 대해 임을 알 수 있다. 는 항상 증가하므로(특히 에서), 는 왼쪽 끝점()에서 최솟값을, 오른쪽 끝점()에서 최댓값을 가진다. (d) 마지막으로 에서 에 대해, 이고 어떤 정수 에 대해 일 때 이므로 이다. 이 의 값들이 의 임계수이다. 일 때 해당하는 임계수는 다음과 같다. , , 의 값을 및 과 비교하면, 만 주어진 구간 안에 있음을 알 수 있다. 따라서 가 의 값을 구해야 하는 유일한 임계수이다. 양 끝점과 해당 임계수에서 의 값을 구하면 다음과 같다.
- ;
- ;
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고 의 최솟값은 이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) Given on , we first find the critical number(s) of that lie in . Since , we know has critical numbers at . The negative critical number lies outside the interval, while the positive one lies within the interval since . Evaluating at the endpoints and the critical number within the interval, we find that , , and . Hence, the absolute maximum of on is and the absolute minimum is . (b) Given on , we first find the critical numbers of that lie in the given interval. Note that by the product rule, . Factoring, , and thus the only critical number of occurs where . Note that since , and thus the critical number lies within the interval. Evaluating at the endpoints and the critical number, we find
- The absolute max of is therefore and the absolute min is . (c) For on , we first note that . Since and are both positive and so is for every value of , we see that for every value of . Because is always increasing (specifically on ), has its absolute minimum at the left endpoint () and its absolute maximum at the right endpoint (). (d) Finally, for on , we know , and when for some integer , so . These -values are the critical numbers of . Note that when , the corresponding critical numbers are Comparing the values of , , and to and , we see that only lies in the given interval , and thus is the only critical number at which we need to evaluate . Evaluating at the endpoints and relevant critical number, we find:
- ;
- ; and
- . Hence the absolute max of on is and the absolute min of is .
한 번 더 — 비슷한 문제Active Calculus · 3.5절 · 10번우리말 번역
라 하자. 양 끝점의 함숫값을 확인하고 의 관련된 모든 임계수를 찾아 그 값을 계산하여, 주어진 구간에서 의 최댓값과 최솟값을 정확하게 구하세요.
(a) (b) (c) (d)
다 풀었으면 정답 확인
(a) 에서 이다. 따라서 일 필요충분조건은 이고, 그러므로 어떤 정수 에 대해 이다. 이 방정식을 에 대해 풀면 이므로 이제 주어진 구간 을 생각하자. 이 구간은 로 볼 수 있다. 는 이 구간에 속하고, 도 속한다. 따라서 구간 안에 의 값을 계산해야 할 임계수가 두 개 있고, 양 끝점에서도 값을 계산한다. 계산하면 다음과 같다.
- ;
- ;
- ; 그리고
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고, 최솟값은 이다. (b) (a)의 풀이에서 의 임계수는 임을 알 수 있다. 구간 에서는 만 구간에 속한다. 따라서 의 값을 계산할 점은 세 개이다. 계산하면:
- ;
- ; 그리고
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고, 최솟값은 이다. (c) 부터 까지의 구간에서 는 거의 두 주기를 완전히 지나므로 최댓값과 최솟값을 모두 갖는다. 최댓값은 (a)에서 구한 대로 이고, 최솟값은 이다. 예를 들어 이고, 최솟값은 이다. 주어진 구간에서 함수가 이 값들을 갖는 다른 점들도 있다. (d) 구간 에서는 임계수 만 구간에 속한다. 따라서 의 값을 계산할 점은 세 개이다. 계산하면:
- ;
- ; 그리고
- . 따라서 에서 의 최댓값은 이고, 최솟값은 이다.