문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 미분

접선의 방정식

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

CLP-1 · 2.1절 · 4번우리말 번역

아래 그래프에서 점 x=5x=5 에서의 접선의 기울기를 가능한 한 정확하게 어림하세요.

그림

영어 원문 보기

Give your best approximation of the slope of the tangent line to the graph below at the point x=5x=5.

figure

정답·풀이 보기

그래프에서 f(5)=0.5f(5)=0.5 로 어림하는 것이 적절하다. 두 끝점이 모두 x=5x=5 에 매우 가까우면서 yy 값도 분명하게 읽히는 할선을 찾아야 한다. f(5.25)≈1f(5.25) \approx 1, f(4.75)≈18f(4.75)\approx \frac{1}{8} 로 보인다. x=5x=5 에서 x=5.25x=5.25 까지의 할선의 기울기는 대략 f(5.25)−f(5)5.25−5≈1−.5.25=2\dfrac{f(5.25)-f(5)}{5.25-5}\approx \dfrac{1-.5}{.25}=2 이다. x=5x=5 에서 x=4.75x=4.75 까지의 할선의 기울기는 0.5−185−4.75=32\dfrac{0.5-\frac{1}{8}}{5-4.75}=\dfrac{3}{2} 이다.

그래프는 점점 더 빠르게 증가하므로(점점 더 가팔라지므로) x=5x=5 의 왼쪽에 있는 할선의 기울기가 x=5x=5 의 오른쪽에 있는 할선의 기울기보다 작은 것은 자연스럽다. 또 x=5x=5 에서 더 멀리 떨어진 곳에 끝점이 있는 할선을 잡으면 할선의 기울기가 상당히 크게 달라지는 것을 알 수 있다. 어느 정도 정확한 값을 얻으려면 x=5x=5 에 아주 가까워야 한다.

두 값의 중간을 택하면, 할선의 기울기를 32\frac{3}{2} 과 22 의 평균인 74\frac{7}{4} 로 어림할 수 있다.

접선을 구하는 또 다른 방법은 자를 대고 접선을 정확하게 직접 그려 보는 것이다. 아래 그림에 파란색으로 나타내었다.

그림

곡선보다 직선의 기울기를 구하는 것이 훨씬 쉽고, 이 직선의 기울기는 약 1.5 로 보인다. 하지만 이 그림은 컴퓨터로 그린 것이며, 손으로 정확한 접선을 그리기는 훨씬 어렵다. (그래서 미적분이 필요하다!)

x=5x=5 에서 이 함수의 접선의 실제 기울기는 약 1.4841.484 이다. 그래프만 보고 이 값을 알아내기는 매우 어렵다. 손으로 구할 때는 1.251.25 와 1.751.75 사이의 값으로 추측하면 매우 정확한 것이다.

원본 교재 풀이(영어)

A good approximation from the graph is f(5)=0.5f(5)=0.5. We want to find a secant line whose endpoints are both very close to x=5x=5, but that also give us clear yy-values. It looks like f(5.25)≈1f(5.25) \approx 1, and f(4.75)≈18f(4.75)\approx \frac{1}{8}. The secant line from x=5x=5 to x=5.25x=5.25 has approximate slope f(5.25)−f(5)5.25−5≈1−.5.25=2\dfrac{f(5.25)-f(5)}{5.25-5}\approx \dfrac{1-.5}{.25}=2. The secant line from x=5x=5 to x=4.75x=4.75 has approximate slope 0.5−185−4.75=32\dfrac{0.5-\frac{1}{8}}{5-4.75}=\dfrac{3}{2}.

The graph increases more and more quickly (gets steeper and steeper), so it makes sense that the secant line to the left of x=5x=5 has a smaller slope than the secant line to the right of x=5x=5. Also, if you're taking secant lines that have endpoints farther out from x=5x=5, you'll notice that the slopes of the secant lines change quite dramatically. You have to be very, very close to x=5x=5 to get any kind of accuracy.

If we split the difference, we might approximate the slope of the secant line to be the average of 32\frac{3}{2} and 22, which is 74\frac{7}{4}.

Another way to try to figure out the tangent line is by carefully drawing it in with a ruler. This is shown here in blue:

figure

It's much easier to take the slope of a line than a curve, and this one looks like it has slope about 1.5. However, we drew this with a computer: by hand it's much harder to draw an accurate tangent line. (That's why we need calculus!)

The actual slope of the tangent line to the function at x=5x=5 is about 1.4841.484. This is extremely hard to figure out just from the graph–by hand, a guess between 1.251.25 and 1.751.75 would be very accurate.

한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 1권 · 3.3절 · 16번

주어진 점에서 함수의 그래프에 접하는 접선 T(x)T(x) 의 방정식을 구하세요. 그래프 계산기로 함수와 접선을 그려 보세요.

[계산기 사용] y=2x−3x2y=\frac{2}{x}-\frac{3}{{x}^{2}}, 점 (1,−1)(1,-1)

다 풀었으면 정답 확인

T(x)=4x−5T(x)=4x-5

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# 접선의 방정식그래프·표 해석보통자동 분류

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