함수 가 다음과 같이 구간별로 정의되어 있습니다.
(a) 구간 에서 와 축으로 둘러싸인 영역의 부호 있는 넓이의 합을 정확한 값으로 구하세요. (b) 구간 에서 의 평균값을 정확한 값으로 구하세요. (c) 위의 의 정의를 일 때 가 되도록 확장했을 때 이 성립하도록 하는, 에서의 함수 의 식을 구하세요.
영어 원문 보기
A function is given piecewise by the formula
(a) Determine the exact value of the net signed area enclosed by and the -axis on the interval . (b) Compute the exact average value of on . (c) Find a formula for a function on so that if we extend the above definition of so that if , it follows that .
정답·풀이 보기
(a) 구간 에서 와 축으로 둘러싸인 영역의 부호 있는 넓이의 합은 이다. 아래 그림은 구간 에서 의 그래프를 나타낸 것이다. 구간 에서 의 정적분을 계산하기 위해 부분구간 과 에서의 적분을 생각한다. 이렇게 하고 미적분의 기본정리를 이용하면
(b) 구간 에서 의 평균값을 구하려면 먼저
를 계산해야 한다. (a)의 결과를 이용하고 부분구간 와 를 생각하면
따라서 구간 에서 의 평균값은
(c) 이므로, 와 같으면서 에서도 정의되어 를 만족하는 함수 가 필요하다. 연속성을 유지하기 위해 도 만족하도록 의 식을 택한다. 그래프가 둘러싸는 넓이가 단위가 되는 일차함수를 고르는 것이 자연스러우며, 이는 기울기의 크기가 인 함수이다. 확인을 위해 계산하면
따라서 에서 이고 에서 로 정의한 는 원하는 성질을 가진다. 의 그래프는 아래 그림과 같다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) The net signed area enclosed by and the -axis on the interval is . The figure below shows a graph of on the interval . To calculate the definite integral of on the interval , we consider the integrals on the subintervals and . Doing so and using the Fundamental Theorem of Calculus,
(b) To find the average value of on we need to first calculate
Using our work in (a) and considering the subintervals and ,
Therefore, the average value of on is
(c) Since , we need a function that matches but that is also defined on so that . To preserve continuity, we will choose a formula for that also satisfies . It's natural to pick a linear function whose graph encloses units of area, so one that has a slope of . To check, we compute
So defined so that for and on has the desired property. A graph of is shown in the figure below.
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-2 · 1.3절 · 7번우리말 번역
라 하자. 일 때 의 접선의 기울기를 구하세요.
다 풀었으면 정답 확인
일 때 의 접선의 기울기는 바로 이다. 미적분학의 기본정리 제1부에 의해 이다. 따라서 이다.