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 · 12번우리말 번역

−log⁡(cos⁡x)\sqrt{-\log(\cos x)} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate −log⁡(cos⁡x)\sqrt{-\log(\cos x)}.

정답·풀이 보기

이 문제는 연쇄 법칙을 두 번 적용해야 한다.

ddx{−log⁡(cos⁡x)}=12−log⁡(cos⁡x)⋅ddx{−log⁡(cos⁡x)}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡xddx{cos⁡x}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡x⋅(−sin⁡x)=tan⁡x2−log⁡(cos⁡x)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \sqrt{-\log(\cos x)} \right\} &= \frac{1}{2\sqrt{ -\log(\cos x)}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ -\log\left(\cos x\right) \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{ \cos x} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos x \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{\cos x} \cdot \left(-\sin x\right)\\ &=\frac{\tan x}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \end{aligned}

참고: 제곱근 안에 음의 부호가 있는 것이 이상해 보일 수 있다. 코사인 함수의 값은 항상 1 이하이므로, log⁡(cos⁡x)\log(\cos x) 는 정의역 전체에서 항상 음수이거나 0이다. 따라서 log⁡(cos⁡x)\sqrt{\log(\cos x)} 는 cos⁡x=1\cos x=1 인 점에서만 정의된다(그러면 log⁡(cos⁡x)=0\log(\cos x) = 0 이다. 이는 별로 흥미로운 함수가 아니다! 반면 −log⁡(cos⁡x)-\log(\cos x) 는 정의역 전체에서 항상 양수이거나 0이므로, 언제나 제곱근을 취할 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

This requires us to apply the chain rule twice.

ddx{−log⁡(cos⁡x)}=12−log⁡(cos⁡x)⋅ddx{−log⁡(cos⁡x)}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡xddx{cos⁡x}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡x⋅(−sin⁡x)=tan⁡x2−log⁡(cos⁡x)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \sqrt{-\log(\cos x)} \right\} &= \frac{1}{2\sqrt{ -\log(\cos x)}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ -\log\left(\cos x\right) \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{ \cos x} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos x \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{\cos x} \cdot \left(-\sin x\right)\\ &=\frac{\tan x}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \end{aligned}

Remark: it looks strange to see a negative sign in the argument of a square root. Since the cosine function always gives values that are at most 1, log⁡(cos⁡x)\log(\cos x) is always negative or zero over its domain. So, log⁡(cos⁡x)\sqrt{\log(\cos x)} is only defined for the points where cos⁡x=1\cos x=1 (and so log⁡(cos⁡x)=0\log(\cos x) = 0–this isn't a very interesting function! In contrast, −log⁡(cos⁡x)-\log(\cos x) is always positive or zero over its domain – and therefore we can always take its square root.

한 번 더 — 비슷한 문제CLP-1 · 2.10절 · 8번우리말 번역

y=log⁡xx3y=\dfrac{\log x}{x^3} 의 도함수를 구하세요.

다 풀었으면 정답 확인
  • 풀이 1: 몫의 미분법을 이용하면 y′=x31x−(log⁡x)⋅3x2x6=x2−3x2log⁡xx6=1−3log⁡xx4.y'=\frac{x^3\frac{1}{x}-(\log x)\cdot 3x^2}{x^6}= \frac{x^2-3x^2\log x}{x^6}=\frac{1-3\log x}{x^4}.
  • 풀이 2: y=log⁡x⋅x−3y=\log x \cdot x^{-3} 으로 놓고 곱의 미분법을 이용하면 y′=1xx−3+log⁡x⋅(−3)x−4=x−4(1−3log⁡x)y'=\frac{1}{x}x^{-3}+\log x \cdot(-3)x^{-4}=x^{-4}(1-3\log x)
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# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류

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