문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 미분법

지수함수와 로그함수의 미분

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

CLP-1 · 2.10절 · 3번우리말 번역

다음 식 중 log⁡(cos⁡2x)\log\left(\cos^2 x\right) 와 같은 것이 있다면 모두 고르세요. (a) 2log⁡(cos⁡x)(b) 2log⁡∣cos⁡x∣(c) log⁡2(cos⁡x)(d) log⁡(cos⁡x2))(\text{a})~ 2\log(\cos x) \qquad (\text{b})~ 2\log|\cos x | \qquad (\text{c})~ \log^2(\cos x) \qquad (\text{d})~\log(\cos x^2))

영어 원문 보기

Which of the following expressions, if any, is equivalent to log⁡(cos⁡2x)\log\left(\cos^2 x\right)? (a) 2log⁡(cos⁡x)(b) 2log⁡∣cos⁡x∣(c) log⁡2(cos⁡x)(d) log⁡(cos⁡x2))(\text{a})~ 2\log(\cos x) \qquad (\text{b})~ 2\log|\cos x | \qquad (\text{c})~ \log^2(\cos x) \qquad (\text{d})~\log(\cos x^2))

정답·풀이 보기

로그의 성질에 따르면 yy 가 양수일 때 log⁡(y2)=2log⁡y\log (y^2)=2\log y 이다. 그러나 cos⁡x\cos x 는 항상 양의 값을 갖는 것은 아니므로 (a)는 옳지 않다. (예를 들어 x=πx=\pi 일 때, log⁡(cos⁡2x)=log⁡(cos⁡2π)=log⁡((−1)2)=log⁡(1)=0\log(\cos^2 x)=\log(\cos^2\pi)=\log\left((-1)^2\right) = \log(1)=0 이지만, 2log⁡(cos⁡π)=2log⁡(−1)2\log (\cos \pi)=2\log(-1) 은 존재하지 않는다.)

cos⁡2x\cos^2 x 는 음수가 되지 않으므로 cos⁡2x=∣cos⁡x∣2\cos^2 x = |\cos x|^2 임을 알 수 있다. cos⁡x\cos x 가 0이 아닐 때 ∣cos⁡x∣|\cos x| 는 양수이므로, 로그의 성질에 의해 log⁡(∣cos⁡x∣2)=2log⁡∣cos⁡x∣\log\left(|\cos x|^2\right) =2\log|\cos x | 이다. cos⁡x\cos x 가 정확히 0일 때에는 log⁡(cos⁡2x)\log(\cos^2x) 와 2log⁡∣cos⁡x∣2\log|\cos x| 모두 존재하지 않는다. 따라서 log⁡(cos⁡2x)=2log⁡∣cos⁡x∣\log(\cos^2x) = 2\log|\cos x| 이다.

원본 교재 풀이(영어)

From our logarithm rules, we know that when yy is positive, log⁡(y2)=2log⁡y\log (y^2)=2\log y. However, the expression cos⁡x\cos x does not always take on positive values, so (a) is not correct. (For instance, when x=πx=\pi, log⁡(cos⁡2x)=log⁡(cos⁡2π)=log⁡((−1)2)=log⁡(1)=0\log(\cos^2 x)=\log(\cos^2\pi)=\log\left((-1)^2\right) = \log(1)=0, while 2log⁡(cos⁡π)=2log⁡(−1)2\log (\cos \pi)=2\log(-1), which does not exist.)

Because cos⁡2x\cos^2 x is never negative, we notice that cos⁡2x=∣cos⁡x∣2\cos^2 x = |\cos x|^2. When cos⁡x\cos x is nonzero, ∣cos⁡x∣|\cos x| is positive, so our logarithm rules tell us log⁡(∣cos⁡x∣2)=2log⁡∣cos⁡x∣\log\left(|\cos x|^2\right) =2\log|\cos x |. When cos⁡x\cos x is exactly zero, then both log⁡(cos⁡2x)\log(\cos^2x) and 2log⁡∣cos⁡x∣2\log|\cos x| do not exist. So, log⁡(cos⁡2x)=2log⁡∣cos⁡x∣\log(\cos^2x) = 2\log|\cos x|.

한 번 더 — 비슷한 문제CLP-1 · 2.10절 · 2번우리말 번역

연이율 5%로 $1000를 투자하면 tt 년 후

A(t)=1000et/20A(t)=1000e^{t/20}

달러로 늘어난다. 투자금이 두 배가 되는 때는 언제인지 구하세요.

답 쓰고 채점
년
다 풀었으면 정답 확인

투자금은 $2000가 될 때 두 배가 된다. 따라서 A(t)=2000A(t)=2000 이 되는 tt 의 값을 구한다.

2000=A(t)2000=1000et/202=et/20log⁡2=t2020log⁡2=t\begin{aligned} 2000&=A(t)\\ 2000&=1000e^{t/20}\\ 2&=e^{t/20}\\ \log 2 &=\frac{t}{20}\\ 20\log2&=t \end{aligned}

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