문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 함수의 극한과 연속

극한의 성질과 계산

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

CLP-1 · 1.4절 · 50번우리말 번역

다음과 같이 두자. f(x)={x2+8x+16x2+30x−4,x>−4x3+8x2+16x,x≤−4f(x)=\left\{\begin{array}{lcc} \dfrac{x^2+8x+16}{x^2+30x-4}&,&x>-4\\ &\\ x^3+8x^2+16x&,&x\le-4 \end{array}\right.

(a) lim⁡x→−4−f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^-} f(x) 의 값을 구하세요. (b) lim⁡x→−4+f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^+} f(x) 의 값을 구하세요. (c) lim⁡x→−4f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4} f(x) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose f(x)={x2+8x+16x2+30x−4,x>−4x3+8x2+16x,x≤−4f(x)=\left\{\begin{array}{lcc} \dfrac{x^2+8x+16}{x^2+30x-4}&,&x>-4\\ &\\ x^3+8x^2+16x&,&x\le-4 \end{array}\right.

(a) Evaluate lim⁡x→−4−f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^-} f(x). (b) Evaluate lim⁡x→−4+f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^+} f(x). (c) Evaluate lim⁡x→−4f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4} f(x).

정답·풀이 보기

(a) lim⁡x→−4−f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^-}f(x) 의 값을 구할 때는 −4-4 보다 작은 xx 의 값만 생각한다. 이 값들에 대해 f(x)=x3+8x2+16xf(x)=x^3+8x^2+16x 이다. 따라서 lim⁡x→−4−f(x)=lim⁡x→−4−(x3+8x2+16x)=(−4)3+8(−4)2+16(−4)=0\lim_{x \to -4^-}f(x)=\lim_{x \to -4^-} (x^3+8x^2+16x)=(-4)^3+8(-4)^2+16(-4)=0 x3+8x2+16xx^3+8x^2+16x 는 다항식이므로 x=−4x=-4 를 직접 대입하여 극한을 구할 수 있다.

(b) lim⁡x→−4+f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^+}f(x) 의 값을 구할 때는 −4-4 보다 큰 xx 의 값만 생각한다. 이 값들에 대해

f(x)=x2+8x+16x2+30x−4따라서,lim⁡x→−4+f(x)=lim⁡x→−4+x2+8x+16x2+30x−4이 함수는 유리함수이고 x=−4 는 정의역에 속하므로(0으로 나누는 것과 같은 문제가 없으므로) 이번에도 x=−4 를 직접 대입하여 극한을 구할 수 있다:=(−4)2+8(−4)+16(−4)2+30(−4)−4=0−108=0\begin{aligned} f(x)&=\frac{x^2+8x+16}{x^2+30x-4} \\ \text{따라서,} \\ \lim_{x \to -4^+}f(x)&=\lim_{x \to -4^+}\frac{x^2+8x+16}{x^2+30x-4} \\ \text{이 함수는 유리함수이고 $x=-4$ 는 정의역에 속하므로(0으로 나누는 것과 같은 문제가 없으므로) 이번에도 $x=-4$ 를 직접 대입하여 극한을 구할 수 있다:} \\ &=\frac{(-4)^2+8(-4)+16}{(-4)^2+30(-4)-4}=\frac{0}{-108}=0 \end{aligned}

(c) lim⁡x→−4−f(x)=lim⁡x→−4+f(x)=0\displaystyle \lim_{x\to -4^-}f(x)=\displaystyle \lim_{x \to -4^+}f(x)=0 이므로 lim⁡x→−4f(x)=0\displaystyle \lim_{x \to -4}f(x)=0 이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) When we evaluate lim⁡x→−4−f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^-}f(x), we only consider values of xx that are less than −4-4. For these values, f(x)=x3+8x2+16xf(x)=x^3+8x^2+16x. So, lim⁡x→−4−f(x)=lim⁡x→−4−(x3+8x2+16x)=(−4)3+8(−4)2+16(−4)=0\lim_{x \to -4^-}f(x)=\lim_{x \to -4^-} (x^3+8x^2+16x)=(-4)^3+8(-4)^2+16(-4)=0 Note that, because x3+8x2+16xx^3+8x^2+16x is a polynomial, we can evaluate the limit by directly substituting in x=−4x=-4.

(b) When we evaluate lim⁡x→−4+f(x)\displaystyle \lim_{x \to -4^+}f(x), we only consider values of xx that are greater than −4-4. For these values,

f(x)=x2+8x+16x2+30x−4So,lim⁡x→−4+f(x)=lim⁡x→−4+x2+8x+16x2+30x−4This is a rational function, and x=−4 is in its domain (we aren’t doing anything suspect, like dividing by 0), so again we can directly substitute x=−4 to evaluate the limit:=(−4)2+8(−4)+16(−4)2+30(−4)−4=0−108=0\begin{aligned} f(x)&=\frac{x^2+8x+16}{x^2+30x-4} \\ \text{So,} \\ \lim_{x \to -4^+}f(x)&=\lim_{x \to -4^+}\frac{x^2+8x+16}{x^2+30x-4} \\ \text{This is a rational function, and $x=-4$ is in its domain (we aren't doing anything suspect, like dividing by 0), so again we can directly substitute $x=-4$ to evaluate the limit:} \\ &=\frac{(-4)^2+8(-4)+16}{(-4)^2+30(-4)-4}=\frac{0}{-108}=0 \end{aligned}

(c) Since lim⁡x→−4−f(x)=lim⁡x→−4+f(x)=0\displaystyle \lim_{x\to -4^-}f(x)=\displaystyle \lim_{x \to -4^+}f(x)=0, we conclude lim⁡x→−4f(x)=0\displaystyle \lim_{x \to -4}f(x)=0.

한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 1권 · 2.3절 · 41번우리말 번역

다음 문제에서 주어진 그래프와 극한의 성질을 이용하여 각 극한값을 구하세요.

구간별로 정의된 두 함수의 그래프이다. 위쪽은 f(x)의 그래프로, 두 개의 선분(직선 부분)으로 이루어져 있다. 첫째는 x < -3 에서 존재하는, 기울기가 음인 직선이다. 이 직선은 x= -3 에서 점 (-3,0) 을 향해 간다. 둘째는 기울기가 증가하며, x=-3 에서 점 (-3,-2) 로 향한다. 이것은 x > -3 에서 존재한다. 그 밖의 주요 점은 (0, 1), (-5,2), (1,2), (-7, 4), (-9,6) 이다. 아래쪽의 구간별로 정의된 함수는 직선 부분과 곡선 부분으로 이루어져 있다. 직선 부분은 x < -3 에서 존재하며 기울기가 감소한다. 이 직선은 x=-3 에서 (-3,-2) 로 향한다. 곡선 부분은 위로 볼록한(아래로 열린) 포물선의 오른쪽 절반처럼 보인다. 이 곡선은 x=-3 에서 꼭짓점 (-3,2) 로 향한다. y축과는 y=-2 보다 약간 아래에서 만난다. 그 밖의 주요 점은 (0, -7/3), (-5,0), (1,-5), (-7, 2), (-9, 4) 이다.

lim⁡x→1f(x)−g(x)3\lim_{x\to 1}\sqrt[3]{f(x)-g(x)}

다 풀었으면 정답 확인

lim⁡x→1f(x)−g(x)3=lim⁡x→1f(x)−lim⁡x→1g(x)3=2+53=73\lim_{x\to 1}\sqrt[3]{f(x)-g(x)}=\sqrt[3]{\lim_{x\to 1}f(x)-\lim_{x\to 1}g(x)}=\sqrt[3]{2+5}=\sqrt[3]{7}

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