문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 적분

미적분의 기본정리

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

CLP-2 · 1.3절 · 28번우리말 번역

f(x)=∫1x100(t2−3t+2)e−t2 dtf(x)=\displaystyle\int_1^x 100(t^2-3t+2)e^{-t^2}\ \mathrm{d}t 라고 하자. ff 가 증가하는 구간을 모두 구하세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=∫1x100(t2−3t+2)e−t2 dtf(x)=\displaystyle\int_1^x 100(t^2-3t+2)e^{-t^2}\ \mathrm{d}t. Find the interval(s) on which ff is increasing.

정답·풀이 보기

미적분의 기본정리 제1부분에 의해,

f′(x)=100(x2−3x+2)e−x2=100(x−1)(x−2)e−x2f'(x) = 100(x^2-3x+2)e^{-x^2} = 100(x-1)(x-2)e^{-x^2}

f′(x)>0f'(x)>0 일 때마다 f(x)f(x) 는 증가하고 100e−x2100 e^{-x^2} 은 항상 00 보다 엄밀하게 크므로, f(x)f(x) 가 증가하는 것은 (x−1)(x−2)>0(x-1)(x-2)>0 일 때, 그리고 그때에 한한다. 이는 (x−1)(x-1) 과 (x−2)(x-2) 의 부호가 같을 때, 그리고 그때에 한해 성립한다. x>2x>2 이면 둘 다 양수이고 x<1x<1 이면 둘 다 음수이다. 따라서 f(x)f(x) 는 −∞<x<1-\infty<x<1 일 때와 2<x<∞2<x<\infty 일 때 증가한다.

참고: 미적분의 기본정리를 쓰지 않아도, f(x)f(x) 는 1부터 xx 까지 곡선 아래의 넓이이므로, 곡선이 xx 축 위에 있을 때는 (양의 넓이를 더하므로) f(x)f(x) 가 증가하고, 곡선이 xx 축 아래에 있을 때는 (음의 넓이를 더하므로) 감소한다.

원본 교재 풀이(영어)

By the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,

f′(x)=100(x2−3x+2)e−x2=100(x−1)(x−2)e−x2f'(x) = 100(x^2-3x+2)e^{-x^2} = 100(x-1)(x-2)e^{-x^2}

As f(x)f(x) is increasing whenever f′(x)>0f'(x)>0 and 100e−x2100 e^{-x^2} is always strictly bigger than 00, we have f(x)f(x) increasing if and only if (x−1)(x−2)>0(x-1)(x-2)>0, which is the case if and only if (x−1)(x-1) and (x−2)(x-2) are of the same sign. Both are positive when x>2x>2 and both are negative when x<1x<1. So f(x)f(x) is increasing when −∞<x<1-\infty<x<1 and when 2<x<∞2<x<\infty.

Remark: even without the Fundamental Theorem of Calculus, since f(x)f(x) is the area under a curve from 1 to xx, f(x)f(x) is increasing when the curve is above the xx-axis (because we're adding positive area), and it's decreasing when the curve is below the xx-axis (because we're adding negative area).

한 번 더 — 비슷한 문제CLP-2 · 1.3절 · 27번우리말 번역

만약

F(x)=∫0xlog⁡(2+sin⁡t) dt그리고G(y)=∫y0log⁡(2+sin⁡t) dtF(x)=\int_0^x \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t\quad\text{그리고}\quad G(y)=\int^0_y \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t

이면, F′(π2)F'\big(\frac{\pi}{2}\big) 와 G′(π2)G'\big(\frac{\pi}{2}\big) 를 구하세요.

다 풀었으면 정답 확인

미적분의 기본정리 제1부에 의해,

F′(x)=ddx∫0xlog⁡(2+sin⁡t) dt=log⁡(2+sin⁡x)G′(y)=ddy[−∫0ylog⁡(2+sin⁡t) dt]=−log⁡(2+sin⁡y)\begin{aligned} F'(x)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \int_0^x \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t &&=\log(2+\sin x) \\ G'(y)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}y}\bigg[- \int_0^y \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t\bigg] &&=-\log(2+\sin y) \\ \end{aligned}

따라서,

F′(π2)=log⁡3G′(π2)=−log⁡(3)F'\Big(\frac{\pi}{2}\Big)=\log 3\qquad G'\Big(\frac{\pi}{2}\Big)=-\log(3)

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CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)

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